一道05年全国高考题,不会做啊

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/31 00:40:41
质量为M1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为M2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A.B都处于静止状态。一条不可伸长轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向。现挂钩上挂一质量为M3的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开地面但不继续上升。若将C换成另一个质量为(M1+M3)的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B刚离地时D的速度大小是多少?

开始时,A、B物体静止,由于A、B经一轻质弹簧相连,弹簧被物体A压缩,设这时弹簧长为x1
则有:M1g=kx1 ,
挂C并释放后,到达静止状态时,就是B物体要离开地面时,设弹簧伸长了x2
则有:M2g=kx2
B离开地面但不继续上升,说明A、C速度已为0,A上升的等于C下降的。
设弹性势能为E,由机械能守恒有:
E+M1g(x1+x2)=M3g(x1+x2)
C换成D后,B要离开地面时的弹性势能与前一次一样,设A,C的速度为v
根据能量关系得:
1/2(M1+M3)v^2+1/2M1v^2=(M1+M3)*G*(x1+x2)-M1*g*(x1+x2)-E
所以:1/2(2M1+M3)v^2=M1*g(x1+x2)

v=sq 2M1(M1+M2)g^2/(2M1k+M3k)
sq是开方

需要用到 胡克定律 能的转化 解答如下
放c 时 因为b离开地面但不继续上升 弹簧伸长量为m2/k
放d时 弹簧同样伸长 m2/k时会将 m2提起
此时弹簧中储存的弹性势能 可由 释放m3算得 因为只有m3重力势能和弹性势能的转化 弹性势能应该是 m3减少的重力势能 等于 m3*m2/k 回到释放d 系统能量转化如下
m3+m1 重力势能 转化一部分 作为弹性势能存在弹簧内
另一部分转化成三个物体的动能 减少的势能 (m1+m3)m2/k
转化的弹性势能 m3*m2/k 弹簧此时已经达到最大长度a b 共速 另外轻绳不可伸长 a d 共速 即三者共速 动能为
0.5(m1+m2+m1+m3)v^2 系统能量守恒 有
0.5(m1+m2+m1+m3)v^2+m3*m2/k =(m1+m3)m2/k 可解