Question

（14分）如圖，光滑固定斜面傾角為α，斜面底端固定有垂直斜面的擋板C，斜面頂端固定有光滑定滑輪.質量為m的物體A經(jīng)一輕質彈簧與下方擋板上的質量也為m的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止狀態(tài).一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤.開始時各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩平行于斜面.現(xiàn)在掛鉤上掛一質量為M的物體D并從靜止狀態(tài)釋放，已知它恰好能使B離開擋板但不繼續(xù)上升.若讓D帶上正電荷q，同時在D運動的空間中加上方向豎直向下的勻強電場，電場強度的大小為E，仍從上述初始位置由靜止狀態(tài)釋放D，

求：這次B剛離開擋板時D的速度大小是多少？（已知重力加速度為g.）

 

 

Answer 1

【答案】

【解析】

試題分析：掛鉤沒有掛D時，A壓縮彈簧，彈簧的壓縮量為，對A有：

則：      （2分）

掛鉤掛上D后，B剛好離開擋板時彈簧的伸長量為，對B有：

則：      （2分）

該過程A沿斜面上升的距離和D下降的高度都是，且A、D的初速度、末速度都為零。

設該過程彈性勢能的增量為ΔE，由系統(tǒng)機械能守恒有；（3分）

將D帶電后，D在電場中運動，電場力對D作正功，設B剛離開擋板時D的速度為υ，D下降x₁＋x₂過程系統(tǒng)能量守恒，

有：     （3分）

由以上四個方程消去，得：    （2分）

考點：機械能守恒、胡克定律、電場力做功