一勁度系數(shù)k=800N/m的輕質(zhì)彈簧兩端分別連接著質(zhì)量均為12kg的物體A、B,將他們豎直靜止在水平面上,如圖所示,現(xiàn)將一豎直向上的變力F作用A上,使A開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)0.4s物體B剛要離開地面,求:(設(shè)整個(gè)過程彈簧都在彈性限度內(nèi),取g=10m/s2
(1)此過程中所加外力F的最大值和最小值;
(2)此過程中力F所做的功.
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(1)t=0時(shí),彈簧的壓縮量為x1,則:x1=
mg
k
=
12×10
800
m=0.15m
t=0.4s時(shí),物體B剛要離開地面,彈簧對(duì)B的拉力恰好等于B的重力,設(shè)此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為x2,則:x2=
mg
k
=0.15m
A向上勻加速運(yùn)動(dòng)過程,有:x1+x2=
1
2
at2

解得:a=3.75m/s2
t=0時(shí),外力F最小:Fmin=ma=45N
t=0.4s時(shí),外力F最大,由牛頓第二定律得
對(duì)A:Fmax-mg-kx2=ma,
解得:Fmax=285N
(2)過程末了時(shí)刻A的速度:υ=at=3.75×0.4=1.5m/s,
在A上升的過程中,彈簧由壓縮0.15m的狀態(tài)變?yōu)樯扉L(zhǎng)0.15m,彈力所作功的代數(shù)和為零,由動(dòng)能定理有:WF-mg(x1+x2)=
1
2
mv2

解得力F所做的功:WF=49.5J
答:(1)此過程中所加外力F的最大值為285N,最小值為45N;
。2)此過程中外力F所做的功為49.5 J.
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 (1)此過程中所加外力F的最大值和最小值.

(2)此過程中外力F所做的功.

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(1)物體B剛要離開地面時(shí),A物體的速度vA;                            
(2)物體A重力勢(shì)能的改變量;
(3)彈簧的彈性勢(shì)能公式:Epkx2,x為彈簧的形變量,則此過程中拉力F做的功為多少?

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(1)物體B剛要離開地面時(shí),A物體的速度vA;                            圖14
(2)物體A重力勢(shì)能的改變量;
(3)彈簧的彈性勢(shì)能公式:Epkx2,x為彈簧的形變量,則此過程中拉力F做的功為多少?

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(1)物體B剛要離開地面時(shí),A物體的速度vA;                            

(2)物體A重力勢(shì)能的改變量;

(3)彈簧的彈性勢(shì)能公式:Epkx2,x為彈簧的形變量,則此過程中拉力F做的功為多少?

 

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