如圖所示,A、B質量分別為mA=1kg,mB=2kg,AB間用彈簧連接著,彈簧彈性系數k=100N/m,輕繩一端系在A上,另一端跨過定滑輪,B為套在輕繩上的光滑圓環(huán),另一圓環(huán)C固定在桌邊,B被C擋住而靜止在C上,若開始時作用在繩子另一端的拉力F為零,此時A處于靜止且剛沒接觸地面,F用恒定拉力F=15N拉繩子,恰能使B離開C但不能繼續(xù)上升,不計摩擦且彈簧沒超過彈性限度,求
(1)B剛要離開C時A的加速度,并定性畫出A離地面高度h隨時間變化的圖像
(2)若把拉力F改為F=30N,則B剛要離開C時,A的加速度和速度。
解:
(1)B剛要離開C的時候,彈簧對B的彈力N= mB g
A的受力圖如右圖,由圖可得:
aA==15m/s2
A物體的運動為簡諧運動,平衡位置為A所受合力為零的位置,即h=F/k=0.15m
所以振幅L=0.15m,
所以h=L-Lcos
(2)當F=0時,彈簧的伸長量X1=mAg/k=0.1m
當F=15N,且A上升到最高點時,彈簧的壓縮量X2=mBg/k=0.2m
所以A上升的高度h= X1+ X2=0.3m
A上升過程中:Fh=mAgh+△Ep
所以彈簧彈性勢能增加了△Ep=1.5J
把拉力改為F=30N時,A上升過程中:Fh-mAgh-△Ep=mBV2
得V=3m/s
a==0
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