Question

14．如圖所示，有一光滑斜面傾角為θ，c為斜面上固定擋板，物塊a和b通過(guò)輕質(zhì)彈簧連接，a、b處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧壓縮量為x．現(xiàn)對(duì)a施加沿斜面向下的外力使彈簧再壓縮3x，之后突然撤去外力，經(jīng)時(shí)間t，物塊a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的速度為v，此時(shí)物塊b剛要離開(kāi)擋板．已知兩物塊的質(zhì)量均為m，重力加速度為g．下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 彈簧的勁度系數(shù)為$\frac{2mgsinθ}{x}$
• B． 物塊b剛要離開(kāi)擋板時(shí)，a的加速度為gsin θ
• C． 物塊a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)速度最大時(shí)，物塊b對(duì)擋板c的壓力為0
• D． 撤去外力后，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，彈簧彈力對(duì)物塊a做的功為5mgxsin θ+$\frac{1}{2}$mv²

Answer 1

分析 （1）靜止時(shí)，彈簧的彈力大小等于物塊a重力沿斜面向下的分力，由胡克定律求出彈簧的勁度系數(shù)；
（2）物塊b剛要離開(kāi)擋板時(shí)，彈簧的彈力等于物塊b的重力沿斜面向下的分力，根據(jù)牛頓第二定律求得a的加速度；
（3）物塊a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)速度最大時(shí)，彈簧的彈力沿斜面向上，大小與a的重力沿斜面向下的分力相等，物塊b對(duì)擋板c的壓力不等于零；
（4）根據(jù)動(dòng)能定理求得撤去外力后，經(jīng)過(guò)時(shí)t，彈簧彈力對(duì)物塊a做的功．

解答 解：A、靜止時(shí)，對(duì)a：由平衡條件可知，彈簧的彈力大小等于物塊a重力沿斜面向下的分力，由胡克定律得：彈簧的勁度系數(shù)k=$\frac{mgsinθ}{x}$．故A錯(cuò)誤．
B、物塊b剛要離開(kāi)擋板時(shí)，彈簧的彈力等于物塊b的重力沿斜面向下的分力，則對(duì)a有：2mgsinθ=ma，得a=2gsinθ．故B錯(cuò)誤．
C、物塊a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)速度最大時(shí)，彈簧的彈力沿斜面向上，大小與a的重力沿斜面向下的分力相等，則知，彈簧對(duì)b有向下的壓力，故物塊b對(duì)擋板c的壓力不為O．故C錯(cuò)誤．
D、撤去外力后，經(jīng)過(guò)時(shí)t，彈簧的伸長(zhǎng)量為x′=$\frac{mgsinθ}{x}$，根據(jù)動(dòng)能定理得：W-mg（4x+x′）sinθ=$\frac{1}{2}$mv²，解得，彈簧彈力對(duì)物塊a做的功為W=5mgxsinθ+$\frac{1}{2}$mv²．故D正確．
故選：D

點(diǎn)評(píng) 本題是含有彈簧的力學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵分析彈簧的狀態(tài)，根據(jù)平衡條件求得彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度，運(yùn)用動(dòng)能定理求解彈力對(duì)物塊a做的功．