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如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B.它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板.系统处于静止状态.现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A 使之向上运动,求物块B 刚要离开C时物块A 的加速度a 和从开始到此时物块A 的位移d.重力加速度为g.
分析:先对木块A受力分析,受重力,斜面的支持力和弹簧的弹力,根据共点力平衡条件求出弹簧的弹力后,再得到弹簧的压缩量;物块B刚要离开C时,先对物块B受力分析,受重力、支持力和弹簧的拉力,根据平衡条件求出弹簧弹力后进一步得到弹簧的伸长量,从而得到物体A的位移;最后再对物体A受力分析,受到拉力F、重力、支持力和弹簧的弹力,根据牛顿第二定律求出加速度.
解答:解:令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和共点力平衡条件可知
mAgsinθ=kx1                         ①
令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量,a表示此时A 的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知
kx2=mBgsinθ                            ②
F-mAgsinθ-kx2=mAa                   ③
由②③式可得
a=
F-(mA+mB)gsinθ 
mA
        ④
由题意     
d=x1+x2    ⑤
由①②⑤式可得d=
(mA+mB)gsinθ
k
            
即块B 刚要离开C时物块A的加速度为
F-(mA+mB)gsinθ
mA
,从开始到此时物块A的位移d为
(mA+mB)gsinθ
k
点评:本题关键要多次对物体A和B受力分析,求出弹簧的弹力,最后再根据牛顿第二定律求解加速度.
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L4
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试求:
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(2)物块B刚要离开C时,物块A的加速度多大?
(3)从开始到物块B刚要离开C时的过程中,物块A的位移多大?

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