Question

如圖所示，A、B兩小球由繞過輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線相連，A放在固定的光滑斜面上，B、C兩小球在豎直方向上通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，C球放在水平地面上�，F(xiàn)用手控制住A，并使細(xì)線剛剛拉直但無拉力作用，并保證滑輪左側(cè)細(xì)線豎直、右側(cè)細(xì)線與斜面平行。已知A的質(zhì)量為4m，B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。釋放A后，A沿斜面下滑至速度最大時(shí)C恰好離開地面。下列說法正確的是（         ）

A．斜面傾角α = 30°    

B．A獲得最大速度為

C．C剛離開地面時(shí)，B的加速度最大

D．從釋放A到C剛離開地面的過程中，A、B兩小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】 機(jī)械能守恒定律；胡克定律；牛頓第二定律．C2 E3

【答案解析】AB  解析：A、A剛離開地面時(shí)，對(duì)A有：kx₂=mg 此時(shí)B有最大速度，即a_B=a_C=0則對(duì)B有：T-kx₂-mg=0對(duì)A有：4mgsinα-T=0以上方程聯(lián)立可解得：sinα=，α=30°，故A正確；B、初始系統(tǒng)靜止，且線上無拉力，對(duì)B有：kx₁=mg由上問知x₁=x₂=，則從釋放至A剛離開地面過程中，彈性勢(shì)能變化量為零；此過程中A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即：4mg（x₁+x₂）sinα=mg（x₁+x₂）+（4m+m）v_Bm²以上方程聯(lián)立可解得：v_Bm=所以A獲得最大速度為2g，故B正確；C、對(duì)B球進(jìn)行受力分析可知，剛釋放A時(shí)，B所受合力最大，此時(shí)B具有最大加速度，故C錯(cuò)誤；D、從釋放A到C剛離開地面的過程中，A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故D錯(cuò)誤．故選AB

【思路點(diǎn)撥】（1）C剛離開地面時(shí)，彈簧的彈力等于C的重力，根據(jù)牛頓第二定律知B的加速度為零，B、C加速度相同，分別對(duì)B、A受力分析，列出平衡方程，求出斜面的傾角．（2）A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，初始位置彈簧處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)B具有最大速度時(shí)，彈簧處于伸長狀態(tài)，根據(jù)受力知，壓縮量與伸長量相等．在整個(gè)過程中彈性勢(shì)能變化為零，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒求出B的最大速度，A的最大速度與B相等；本題關(guān)鍵是對(duì)三個(gè)物體分別受力分析，得出物體B速度最大時(shí)各個(gè)物體都受力平衡，然后根據(jù)平衡條件分析；同時(shí)要注意是那個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒．