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如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水平地面...

manfen5.com 满分网如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水平地面上;B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的光滑斜面上.用手拿住C,使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行.已知A、B的质量均为m,C的质量为4m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态.释放C后它沿斜面下滑,A刚离开地面时,B获得最大速度.求:
(1)斜面倾角α
(2)B的最大速度vBm
(1)A刚离开地面时,弹簧的弹力等于A的重力,根据牛顿第二定律知B的加速度为零,B、C加速度相同,分别对B、C受力分析,列出平衡方程,求出斜面的倾角. (2)A、B、C组成的系统机械能守恒,初始位置弹簧处于压缩状态,当B具有最大速度时,弹簧处于伸长状态,根据受力知,压缩量与伸长量相等.在整个过程中弹性势能变化为零,根据系统机械能守恒求出B的最大速度. 【解析】 (1)A刚离开地面时,对A有:kx2=mg          此时B有最大速度,即aB=aC=0 则对B有:T-kx2-mg=0 对C有:4mgsinα-T=0                以上方程联立可解得:,α=30°            (2)初始系统静止,且线上无拉力,对B有:kx1=mg 由上问知,则从释放至A刚离开地面过程中,弹性势能变化量为零; 此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒,即: 以上方程联立可解得:.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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