如图所示,质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方斜面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,斜面是光滑的,其倾角为θ.A、B都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿斜面方向.现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开挡板但不继续上升.若将C换成另一个质量为(m1+m3)的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,已知重力加速度为g.求:
小题1:当B刚离开挡板时物体A的加速度
小题2:当B刚离开挡板时D的速度大小是多少?
小题1:
小题2:
小题1:对A使用牛顿第二定律
2分
=kx2=m2gsinθ 1分
对D使用牛顿第二定律
2分
小题2:开始时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,有
kx1=m1gsinθ
挂C并释放后,C向下运动,A向上运动,设B刚要离开挡板时弹簧的伸长量为x2,则
kx2=m2gsinθ
B不再上升,表示此时A和C的速度为零,C已降到最低点.由机械能守恒定律,与初始状态相比,弹簧的弹性势能的增加量:
3分
C换成D后,当B刚要离开地面时弹簧弹性势能的增加量与前一次相同,由机械能守恒定律:
3分
得
3分