问题描述:
如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,一劲度系数为K=200N/m的轻质弹簧一端连接固定挡板C上,另一端连接一质量为m=4Kg的物体A,一轻细绳通过定滑轮,一端系在物体A上,另一端与质量也为m的物体B相连,细绳与斜面平行,斜面足够长,用手托住物体B使绳子刚好没有拉力,然后由静止释放,求:(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力;
(2)物体A沿斜面向上运动多远时获得最大速度;
(3)物体A的最大速度大小.
最佳答案:
(1)回复原长时,
对B:mg-T=ma
对A:T-mgsin30°=ma
代入数据解得:T=30N
(2)初始位置,弹簧的压缩量为:
x1=
mgsin30° |
k |
当A速度最大时,有:mg=kx2+mgsin30°
弹簧的伸长量为:x2=
mgsin30° |
k |
所以A沿斜面上升的距离为:x=x1+x2=20cm
(3)因为x1=x2,所以弹簧的弹性势能没有改变,由系统机械能守恒得:
mg(x1+x2)-mg(x1+x2)sin30°=
1 |
2 |
解得:v=g
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答:(1)弹簧恢复原长时细绳上的拉力为30N;
(2)物体A沿斜面向上运动20cm时获得最大速度;
(3)物体A的最大速度大小为1m/s.