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如图所示,轻质弹簧的劲度系数为k,下面悬挂一个质量为m的砝码A,手持木板B托住A缓慢向上压弹簧,至某一位置静止.此时如果撤去B,则A的瞬时加速度为数学公式.现用手控制B使之以数学公式的加速度向下做匀加速直线运动.求:
(1)砝码A能够做匀加速运动的时间?
(2)砝码A做匀加速运动的过程中,弹簧弹力对它做了多少功?木板B对它的支持力做了多少功?

(1)设初始状态弹簧压缩量为x1
则:kx1+mg=m×
解得:x1=
当B以匀加速向下运动时,由于a<g,所以弹簧在压缩状态时A、B不会分离,设该过程的终止时刻弹簧伸长量为x2
则:mg-kx2=m×
解得:x2=
A匀加速运动的位移s=x1+x2=
由位移关系式:s=
解得:
(2)因为x1=x2
这一过程中弹簧对物体A的弹力做功为0
A、B分离时
由动能定理得:
代入得:
答:
(1)砝码A能够做匀加速运动的时间为
(2)砝码A做匀加速运动的过程中,弹簧弹力对它做为零,木板B对它的支持力做为
分析:(1)弹簧初始是压缩的,末了是伸长的,依据加速度算出弹簧在初始状态的压缩量和末状态的伸长量,两者相加是物体匀加速运动的位移,在依据加速度可以求时间.
(2)因为有了压缩量和伸长量,可以求弹力的功,再用动能定理可以求木板弹力的功
点评:本题一个难点是对物体匀加速末状态下受力的确定,由于A不受手的控制,因此在其只受重力和弹力而加速度为时,即是和B要分离的临界,之后就不再是匀加速运动了.
练习册系列答案
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(1)小球碰撞弹簧前小球的动能多大?
(2)碰撞过程中,当小球速度减少为v=2m/s时,弹簧的弹性势能多大?
(3)碰撞过程中,小球的运动性质为
B
B

A.先做加速度变小的减速运动,后做加速度变大的加速运动
B.先做加速度变大的减速运动,后做加速度变小的加速运动
C.先做加速度变大的加速运动,后做加速度变小的减速运动
D.先做加速度变小的加速运动,后做加速度变大的减速运动.

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A、kxB、kx+GC、G-kxD、以上都不对

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A、B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能与A物体动能的增加量之和B、A物体动能的增量等于细线拉力对A做的功C、B物体重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量D、A和B两物体的机械能之和一直保持不变

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