如图所示,在倾角为θ的固定的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B.它们的质量都为m,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态,开始时各段绳都处于伸直状态.现在挂钩上挂一物体P,并从静止状态释放,已知它恰好使物体B离开固定档板C,但不继续上升(设斜面足够长和足够高).求:
(1)物体P的质量多大?
(2)物块B?刚要离开固定档板C时,物块A?的加速度α多大?
网友回答
解:(1)令x1表示未挂P时弹簧的压缩量,由胡克定律和共点力平衡可知mAgsinθ=kx1??????①
令x2表示B?刚要离开C时弹簧的伸长量,由胡克定律和共点力平衡可知kx2=mBgsinθ??②
则??x1=x2=③
此时A和P的速度都为0,A和P的位移都为d=x1+x2=④
由系统机械能守恒得:mPgd=mgdsinθ
则mP=msinθ.
(2)此时A和P的加速度大小相等,设为a,P的加速度方向向上
对P物体:F-mPg=mPa??⑥对A物体:mgsinθ+kx2-F=ma??⑦
由⑥⑦式可得a=⑧
答:(1)物体P的质量为mP=msinθ.
(2)物块B 刚要离开固定档板C时,物块A 的加速度α为.
解析分析:(1)开始弹簧处于压缩状态,根据对A分析,运用共点力平衡求出弹簧的压缩量,挂物体P后,恰好使物体B离开固定挡板C,根据对B受力,通过共点力平衡求出弹簧的伸长量,通过系统机械能守恒定律求出物体P的质量.
(2)抓住A、P的加速度大小相等,隔离对A、P分析,运用牛顿第二定律求出物体A的加速度.
点评:本题综合考查了共点力平衡、牛顿第二定律、胡克定律和机械能守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强训练.