一劲度系数k=1000N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体A.B,将他们竖直静止在水平面上,如图所示,现

一劲度系数k=1000N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12kg的物体A.B,将他们竖直静止在水平面上,如图所示,现将一竖直向上的变力F作用A上,使A开始向上做匀加速运动,经0.4s物体B刚要离开地面,设整个过程弹簧都在弹性限度内,取g=10m/s2,求:
(1)此过程中所加外力F的最大值;
(2)此过程中力F所做的功.
马智 1年前 已收到1个回答 举报

iamxlj 幼苗

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解题思路:(1)当物体A刚开始做匀加速运动时,拉力F最小,当物体B刚要离开地面时,拉力F最大,对A运用牛顿第二定律即可求解;
(2)在力F作用的0.4 s内,初末状态的弹性势能相等,由功能关系即可求解.

(1)t=0时,弹簧的压缩量为x1,则:x1=[mg/k=
120
1000]m=0.12m
t=0.4s时,物体B刚要离开地面,弹簧对B的拉力恰好等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为x2,则:x2=[mg/k=
120
1000]=0.15m
A向上匀加速运动过程,有:x1+x2=
1
2at2
联立并代入数据解得:a=3m/s2
t=0.4s时,外力F最大,由牛顿第二定律,
对A:Fmax-mg-kx2=ma,
代入数据解得:Fmax=276N
(2)过程末了时刻A的速度:υ=at=3×0.4=1.2m/s,
在A上升的过程中,弹簧由压缩0.12m的状态变为伸长0.12m,弹力所作功的代数和为零,由动能定理有:WF−mg(x1+x2)=
1
2mv2
解得力F所做的功:WF=37.44J
答:(1)此过程中所加外力F的最大值为276N;
(2)此过程中外力F所做的功为37.44J.

点评:
本题考点: 功的计算.

考点点评: 该题主要考查了牛顿第二定律的直接应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况,经0.4s物体B刚要离开地面,说明此时地面刚好对B没有支持力.

1年前

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