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易錯(cuò)題4:力學(xué)綜合題(牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律)

 學(xué)會(huì)物理abc 2019-08-12

題目:

如圖所示,在傾角為30°的光滑斜而上,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端連接固定擋板C,另一端連接質(zhì)量為m的物體A,一輕質(zhì)細(xì)繩通過定滑輪,一端系在物體A,另一端與質(zhì)量也為m的物體B相連,細(xì)繩與斜面平行,斜面足夠長,用手托住物體B使細(xì)繩剛好沒有拉力,然后由靜止釋放物體B(運(yùn)動(dòng)過程中物體B未落地),則:(     )

A. 物體B運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩上的拉力為mg
B.
彈簧恢復(fù)原長時(shí),細(xì)繩上的拉力為
C.
物體
A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大速度為

D. 物體A沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大速度為

考點(diǎn):

牛頓第二定律,機(jī)械能守恒定律

分析ACD、分別對(duì)A在最高點(diǎn)時(shí)和B在最低點(diǎn)時(shí)運(yùn)用牛頓第二定律求出繩子的拉力;當(dāng)A加速度為0時(shí),A速度最大,對(duì)AB分別根據(jù)平衡條件求出此時(shí)彈簧的伸長量,進(jìn)而判斷在此過程中彈簧彈性勢能改變量,設(shè)最大速度為v,對(duì)于A、B及彈簧組成的系統(tǒng)由機(jī)械能守恒即可求出A的最大速度值;

B、未掛物體B時(shí),對(duì)于物體A由平衡條件求出此時(shí)彈簧的壓縮量,掛BA沿斜面向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),

解答:

ACD、未掛物體B時(shí),設(shè)彈簧壓縮量為x1,對(duì)于物體A由平衡條件有:kx1?mgsin30°=0

解得:x1=mg/2k   

BA沿斜面向上做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)A加速度為0時(shí),A速度最大,設(shè)此時(shí)彈簧伸長量為x2,對(duì)于A由平衡條件有:T?kx2?mgsin30°=0   

當(dāng)A加速度為0時(shí),B加速度也為0,對(duì)于B由平衡條件:T?mg=0  

由②③解得:x2=mg/2k    x1x2相等,故在此過程中彈簧彈性勢能改變量△E=0   

設(shè)最大速度為v,對(duì)于A. B及彈簧組成的系統(tǒng)由機(jī)械能守恒得:mg(x1+x2)?mg(x1+x2)sin30°=1/2×2mv2  

x1x2代入⑤得:v=mg2/2k????√

A做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅為x1+x2,A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長量x=2x2+x1

A在最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律:mgsin30°+kx?T=ma

B在最低點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律:T′?mg=ma

解得:T=3/2mg  AC錯(cuò)誤D正確;

B. 回復(fù)原長時(shí),對(duì)B:mg?T=ma  對(duì)A:T?mgsin30°=ma  代入數(shù)據(jù)解得:T=3/4mg,故B正確。

故選:BD。

 

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