Question

（17分）如圖所示，在豎直方向上A、B物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過細(xì)繩繞過光滑輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上，斜面傾角為30°，用手按住C，使細(xì)繩剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細(xì)繩豎直、cd段的細(xì)繩與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，C的質(zhì)量為2m，重力加速度為g，細(xì)繩與滑輪之間的摩擦力不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，釋放C后它沿斜面下滑，斜面足夠長，且物體A恰不離開地面。求：

（1）物體A恰不離開地面時，物體C下降的高度；

（2）其他條件不變，若把物體C換為質(zhì)量為2（m+△m）的物體D，釋放D后它沿斜面下滑，當(dāng)A恰不離開地面時，物體B的速度為多大？

 

Answer 1

（1） （2）

【解析】

試題分析：（1）初始整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，以物體B為研究對象可知，彈簧處于壓縮狀態(tài)，則：

當(dāng)物體A恰不離開地面時，以物體A為研究對象可知，彈簧處于伸長狀態(tài)，則：

因而物體C下降的高度為：，聯(lián)立解得：

（2）物體C沿斜面下滑，當(dāng)物體A恰不離開地面時，物體C的速度為零，以物體C、B和彈簧整體為研究對象，根據(jù)機械能守恒定律可知：

把物體C換為物體D后，當(dāng)物體A恰不離開地面時，此時物體D和物體B的速度大小相等，以物體D、B和彈簧整體為研究對象，根據(jù)機械能守恒定律可知：

聯(lián)立解得物體B的速度大小為：

考點：機械能守恒定律；動能定理的應(yīng)用