如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A.B,它们的质量均为为m,弹簧的劲度系数为k,C为
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解题思路:(1)根据共点力平衡以及胡克定律求出未施加F时弹簧的压缩量,根据共点力平衡和胡克定律求出B刚要离开时弹簧的伸长量,通过牛顿第二定律求出A的加速度大小,通过位移时间公式求出从F开始作用到物块B刚要离开C的时间.(2)根据v=at求出物块B刚要离开C时,物块A的速度,此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理列式即可求解.

令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和牛顿定律可知:

mgsin30°=kx1

令x2表示B 刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A 的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知:

kx2=mgsin30°

F-mgsin30°-kx2=ma

将F=2mg和θ=30°代入以上各式,解得:a=g

由x1+x2=[1/2at2

解得:t=

2m

k]

(2)物块B刚要离开C时,物块A的速度为:v=at=g

2m

k

此时弹簧的伸长量和F开始作用时的压缩量相同,弹簧的弹性势能改变量为零.由动能定理得:

WF−mg(x1+x2)sin30°=

1

2mv2

解得:WF=

3m2g2

2k

答:(1)从F开始作用到物块B刚要离开C的时间为

2m

k;

(2)到物块B刚要离开C时力F所做的功为

3m2g2

2k.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;胡克定律.

考点点评: 本题综合考查了共点力平衡、胡克定律和牛顿第二定律,综合性较强,关键理清初末状态,结合动力学知识求解.

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