解题思路:刚开始AB静止,则F弹=2mgsinθ,外力施加的瞬间,对A根据牛顿第二定律列式即可求解AB间的弹力大小,由图知,t2时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律和胡克定律可以求出弹簧形变量,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律求出t1时刻弹簧的形变量,并由牛顿第二定律分析拉力的变化情况.根据弹力等于重力沿斜面的分量求出初始位置的弹簧形变量,再根据求出弹性势能,从而求出弹簧释放的弹性势能,根据动能定理求出拉力做的功,从而求出从开始到t1时刻,拉力F做的功和弹簧释放的势能的关系.
A、由图知,t2时刻A的加速度为零,速度最大,根据牛顿第二定律和胡克定律得:mgsinθ=kx,
则得:x=[mgsinθ/k],故A错误;
B、由图读出,t1时刻A、B开始分离,对A根据牛顿第二定律:kx-mgsinθ=ma,则x=[mgsinθ+ma/k],故B正确.
C、从开始到t1时刻,对AB整体,根据牛顿第二定律得:F+kx-mgsinθ=2ma,得F=mgsinθ+2ma-kx,x减小,F增大;t1时刻到t2时刻,对B,由牛顿第二定律得:F-mgsinθ=ma,得 F=mgsinθ+ma,可知F不变,故C错误.
D、由上知:t1时刻A、B开始分离…①
开始时有:2mgsinθ=kx0 …②
从开始到t1时刻,弹簧释放的势能 Ep=[1/2k
x20]-[1/2kx2…③
从开始到t1时刻的过程中,根据动能定理得:WF+Ep-2mgsinθ(x0-x)=
1
2m
v21]…④
2a(x0-x)=v12 …⑤
由①②③④⑤解得:WF-Ep=-
(mgsinθ−ma)2
k,所以拉力F做的功比弹簧释放的势能少,故D正确.
故选:BD
点评:
本题考点: 胡克定律;功能关系.
考点点评: 从受力角度看,两物体分离的条件是两物体间的正压力为0.从运动学角度看,一起运动的两物体恰好分离时,两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.