Question

如圖所示，傾角為θ的直角斜面體固定在水平地面上，其頂端固定有一輕質定滑輪，輕質彈簧和輕質細繩相連，一端接質量為m₂的物塊B，物塊B放在地面上且使滑輪和物塊間的細繩豎直，一端連接質量為m₁的物塊A，物塊A放在光滑斜面上的P點保持靜止，彈簧和斜面平行，此時彈簧具有的彈性勢能為E_p．不計定滑輪、細繩、彈簧的質量，不計斜面、滑輪的摩擦，已知彈簧勁度系數為k，P點到斜面底端的距離為L．現將物塊A緩慢斜向上移動，直到彈簧剛恢復原長時的位置，并由靜止釋放物塊A，當物塊B剛要離開地面時，物塊A的速度即變?yōu)榱�，求�?BR>（1）當物塊B剛要離開地面時，物塊A的加速度；
（2）在以后的運動過程中物塊A最大速度的大小．

Answer 1

分析：（1）B剛要離開地面時，A的速度恰好為零，即以后B不會離開地面．當B剛要離開地面時，地面對B的支持力為零，設繩上拉力為F．對A進行受力分析，根據牛頓第二定律即可求解；
（2）由題意，物塊A將以P為平衡位置振動，當物塊回到位置P時有最大速度，設為v_m．從A由靜止釋放，到A剛好到達P點過程，由系統(tǒng)能量守恒及A自由靜止在P點時，A受力平衡聯(lián)立方程即可求解．

解答：解：（1）B剛要離開地面時，A的速度恰好為零，即以后B不會離開地面．
當B剛要離開地面時，地面對B的支持力為零，設繩上拉力為F．
B受力平衡，F=m₂g①
對A，由牛頓第二定律，設沿斜面向上為正方向，
m₁gsinθ-F=m₁a②聯(lián)立①②解得，a=（sinθ-

m2

m1

）g③
由最初A自由靜止在斜面上時，地面對B支持力不為零，推得m₁gsinθ＜m₂g，
即sinθ＜

m2

m1

  
故A的加速度大小為（sinθ-

m2

m1

）g，方向沿斜面向上
（2）由題意，物塊A將以P為平衡位置振動，當物塊回到位置P時有最大速度，
設為v_m．從A由靜止釋放，到A剛好到達P點過程，由系統(tǒng)能量守恒得，
m₁gx₀sinθ=E_p+

1

2

m1vm2④
當A自由靜止在P點時，A受力平衡，m₁gsinθ=kx₀ ⑤
聯(lián)立④⑤式解得，vm=

2( m1g2(sinθ)2 k - EP m1 )

．
答：（1）當物塊B剛要離開地面時，物塊A的加速度為（sinθ-

m2

m1

）g，方向沿斜面向上；
（2）在以后的運動過程中物塊A最大速度的大小為

2( m1g2(sinθ)2 k - EP m1 )

．

點評：該題主要考查了牛頓第二定律及能量守恒定律的應用，要求同學們能正確分析物體的受力情況，難度較大．