如图所示.一劲度系数k=800 N/m的轻弹簧的两端各焊接着两个质量均为m=12 kg的物体A.B.A.B和轻弹簧静止竖立在水平地面上.现加一竖直向上的力F在上面的物体A上.使物体A开始向上做匀加速运

高中物理 2024-07-06 16:13:36

(10分)如图所示,一劲度系数k=800 N/m的轻弹簧的两端各焊接着两个质量均为m=12 kg的物体ABAB和轻弹簧静止竖立在水平地面上.现加一竖直向上的力F在上面的物体A上,使物体A开始向上做匀加速运动,经0.4 s物体B刚要离开地面,设整个过程中弹簧都处于弹性限度内,取g=10 m/s2.求:

(1)此过程中所加外力F的最大值和最小值.

(2)此过程中外力F所做的功.

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【解析】(1)A原来静止时有:kx1mg (1分)

当物体A刚开始做匀加速运动时,拉力F最小,设为F1

对物体A有:F1kx1mgma (1分)

当物体B刚要离开地面时,拉力F最大,设为F2

对物体A有:F2kx2mgma (1分)

对物体B有:kx2mg (1分)

对物体A有:x1x2at2 (1分)

解得:a=3.75 m/s2

联立解得:F1=45 N (1分),F2=285 N. (1分)

(2)在力F作用的0.4 s内,初末状态的弹性势能相等 (1分)

由功能关系得:

WFmg(x1x2)+m(at)2=49.5 J. (2分)

[答案] (1)285 N 45 N (2)49.5 J