如图所示,劲度系数k=25N/m轻质弹簧的一端与竖直板P拴接(竖直板P固定在木板B的左端),另一端与质量m1=1kg的小物块A相连,物体A静止于木板B上,P和B的总质量为M=4kg且B足够长,A右端连接一
如图所示,劲度系数k=25N/m轻质弹簧的一端与竖直板P拴接(竖直板P固定在木板B的左端),另一端与质量m1=1kg的小物块A相连,物体A静止于木板B上,P和B的总质量为M=4kg且B足够长,A右端连接一细线,细线绕过光滑的定滑轮与质量m2=3kg物体C相连.木板B的上表面光滑,下表面与地面的动摩擦因数μ=0.3,开始时用手托住C,让细线恰好伸直但没拉力,然后由静止释放C,直至B开始运动.全过程物体C没有触地,弹簧在弹性限度内,g=10m/s2.求:
(1)刚释放瞬间物体C的加速度;
(2)从刚释放C到B开始运动的过程中,弹簧弹力对物体A所做的功;
(3)B刚开始运动时,弹簧弹力对物体A做功的功率.
答案和解析
(1)释放瞬间,对物体C应有:m
2g-T=m
2a
对物体A应有:T=m
1a
联立以上两式可得a=7.5m/s
2,方向竖直向下;
(2)水平面对B的摩擦力f=μN=μ(m
1+M)g=15N
当B开始运动时应有kx=μ(M+
)g,解得x=0.6m,
根据弹簧弹力做功的公式=k可得,弹簧弹力对物体A所做的功=-kx2=-4.5J;
(3)B开始运动时,设物体A的速度为v,对物体A由动能定理可得:=-0
对物体B由动能定理可得:gx=
其中x=0.6m,=-4.5J,代入以上两式解得v=m/s,
所以B开始运动时弹簧弹力对物体A做功的功率大小为P=kxv=25×0.6×W=;
答:(1)刚释放瞬间物体C的加速度为7.5m/
(2)从刚释放C到B开始运动的过程中,弹簧弹力对物体A所做的功为-4.5J
(3)B刚开始运动时,弹簧弹力对物体A做功的功率为W
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