倾角30°的光滑斜面上并排放着质量分别是mA=10kg和mB=2kg的A、B两物块,劲度系数k=400N/m的轻弹簧一端与物块B相连,另一端与固定挡板相连,整个系统处

发布时间:2020-08-07 11:56:56

倾角30°的光滑斜面上并排放着质量分别是mA=10kg和mB=2kg的A、B两物块,劲度系数k=400N/m的轻弹簧一端与物块B相连,另一端与固定挡板相连,整个系统处于静止状态,现对A施加一沿斜面向上的力F,使物块A沿斜面向上作匀加速运动,已知力F在前0.2s内为变力,0.2s后为恒力,g取10m/s2,求F的最大值和最小值.

网友回答

解:设刚开始时弹簧压缩量为x0,则(mA+mB)gsin θ=kx0…①
因为在前0.2 s时间内,F为变力,0.2 s以后,F为恒力,所以在0.2 s时,B对A的作用力为0,
由牛顿第二定律知:kx1-mBgsin θ=mBa…②
前0.2 s时间内A、B向上运动的距离为:x0-x1=at2…③
①②③式联立解得:a=5 m/s2
当A、B开始运动时拉力最小,此时有:Fmin=(mA+mB)a=60N
当A、B分离时拉力最大,此时有:Fmax=mA(a+gsin θ)=100N.
答:F的最大值为100N,最小值为60N
解析分析:先根据平衡条件求出弹簧开始的压缩量,因为在前0.2 s时间内,F为变力,0.2s以后,F为恒力,所以在0.2s时,A、B分离,B对A的作用力为0,对物体B运用牛顿第二定律列式得出F与加速度的关系式,当A、B开始运动时拉力最小,当A、B分离时拉力最大,根据牛顿第二定律即可求解;

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.
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