如图所示,一轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端与物体A连接,物体A又与一跨过定滑轮的不可伸长的轻绳一端相连,绳另一端悬挂
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解题思路:(1)根据胡克定律,通过共点力平衡分别求出绳子剪断前弹簧的伸长量以及绳子剪断后,弹簧在平衡位置时的压缩量.发现两个位置伸长量和压缩量相等,则弹簧势能相等,结合机械能守恒定律求出在平衡位置时的速度,即最大速度.(2)B振动到最低点时拉力最大,振动到最高点时拉力最小,根据牛顿第二定律求出最大拉力和最小拉力.

(1)根据自由落体运动的规律得C落地的时间:t=

2h

g

由于C落地时A的速度最大,则A处于振动的平衡位置处,经历的时间:t=

1

4T+n•

1

2T(n=0,1,2,3…)

所以:T=

4

2n+1

2h

g(n=0,1,2,3…)

(2)根据胡克定律,绳剪断前,弹簧伸长量:x1=[mg/k]

物体A所受合外力为零时,速度最大.此时弹簧压缩量:

x2=[mg/k]

对A、B组成的系统,根据机械能守恒定律得:

3mg(x1+x2)-2mg(x1+x2)=[1/2]×5mv2

解得:v=

4mg2

5k

(2)剪断细绳瞬间,B所受拉力最大.对B受力分析,

根据牛顿第二定律得:

F1-2mg=2ma,

对A、B组成的系统:2mg=(2m+3m)a

解得:F1=2.8mg

B运动到最高点时拉力最小,由运动的对称性可知:

2mg-F2=2ma,

解得:F2=1.2mg.

答:(1)A振动的周期T=

4

2n+1

2h

g(n=0,1,2,3…);

(2)物体A的最大速度是

4mg2

5k;

(3)轻绳对物体B的最大拉力和最小拉力分别是2.8mg、1.2mg.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;胡克定律.

考点点评: 本题综合考查了自由落体运动、胡克定律、机械能守恒定律和牛顿第二定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强训练.