題目:
如圖所示,在傾角為30°的光滑斜而上,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端連接固定擋板C,另一端連接質(zhì)量為m的物體A,一輕質(zhì)細(xì)繩通過定滑輪,一端系在物體A上,另一端與質(zhì)量也為m的物體B相連,細(xì)繩與斜面平行,斜面足夠長,用手托住物體B使細(xì)繩剛好沒有拉力,然后由靜止釋放物體B(運(yùn)動(dòng)過程中物體B未落地),則:( )
A. 物體B運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩上的拉力為mg
B. 彈簧恢復(fù)原長時(shí),細(xì)繩上的拉力為
C. 物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大速度為
D. 物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大速度為
考點(diǎn):
牛頓第二定律,機(jī)械能守恒定律
分析:ACD、分別對(duì)A在最高點(diǎn)時(shí)和B在最低點(diǎn)時(shí)運(yùn)用牛頓第二定律求出繩子的拉力;當(dāng)A加速度為0時(shí),A速度最大,對(duì)AB分別根據(jù)平衡條件求出此時(shí)彈簧的伸長量,進(jìn)而判斷在此過程中彈簧彈性勢(shì)能改變量,設(shè)最大速度為v,對(duì)于A、B及彈簧組成的系統(tǒng)由機(jī)械能守恒即可求出A的最大速度值;
B、未掛物體B時(shí),對(duì)于物體A由平衡條件求出此時(shí)彈簧的壓縮量,掛B后A沿斜面向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),
解答:
ACD、未掛物體B時(shí),設(shè)彈簧壓縮量為x1,對(duì)于物體A由平衡條件有:kx1?mgsin30°=0
解得:x1=mg/2k ①
掛B后A沿斜面向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)A加速度為0時(shí),A速度最大,設(shè)此時(shí)彈簧伸長量為x2,對(duì)于A由平衡條件有:T?kx2?mgsin30°=0 ②
當(dāng)A加速度為0時(shí),B加速度也為0,對(duì)于B由平衡條件:T?mg=0 ③
由②③解得:x2=mg/2k 因x1與x2相等,故在此過程中彈簧彈性勢(shì)能改變量△E=0 ④
設(shè)最大速度為v,對(duì)于A. B及彈簧組成的系統(tǒng)由機(jī)械能守恒得:mg(x1+x2)?mg(x1+x2)sin30°=1/2×2mv2 ⑤
將x1、x2代入⑤得:v=mg2/2k????√
A做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為x1+x2,A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長量x=2x2+x1
A在最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律:mgsin30°+kx?T′=ma
B在最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律:T′?mg=ma
解得:T′=3/2mg 故AC錯(cuò)誤D正確;
B. 回復(fù)原長時(shí),對(duì)B:mg?T=ma 對(duì)A:T?mgsin30°=ma 代入數(shù)據(jù)解得:T=3/4mg,故B正確。
故選:BD。
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