问题
计算题
(9分)如图所示,一质量为的物块A与直立轻弹簧的上端连接,弹簧的下端固定在地面上,一质量也为的物块B叠放在A的上面,A、B处于静止状态。若A、B粘连在一起,用一竖直向上的拉力缓慢提B,当拉力的大小为时,A物块上升的高度为L,此过程中,该拉力做的功为;若A、B不粘连,用一竖直向上的恒力作用在B上,当A物块上升的高度也为L时,A、B恰好分离。已知重力加速度为g,不计空气阻力,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)恒力的大小;
(3)A与B分离时速度的大小。
答案
(1)(2)(3)
题目分析:(1)设弹簧原长为
没有作用力时,弹簧总长度为
当时,弹簧总长度为
又由题意可知
解得
(2)A、B刚分离时,A不受B对它的弹力作用,经受力分析可得它的加速度为
此时B的加速度为
且刚分离时应有
由以上方程解得
(3)设上升L过程中,弹簧减小的弹性势能为A、B粘连一块上升时,依据功能关系有:
在恒力F作用上升过程中有:
由以上两式可得:
点评:本题要注意临界条件的确定,两者分离不是弹簧恢复到原长而是二者加速度相同时.故分析清楚运动过程非常关键.