将质量均为m厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k。第一次将B物块放在水平面上，A在弹簧弹力的作用下处于静止，如图所示，此时弹簧的弹性

题文

将质量均为m厚度不计的两物块A、B用轻质弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k。第一次将B物块放在水平面上，A在弹簧弹力的作用下处于静止，如图（甲）所示，此时弹簧的弹性势能为Ep，现突然敲击A，使A在一瞬间获得向下的速度，在随后的过程中B物块恰能离开地面但不继续上升。第二次用手拿着A、B两物块，使得弹簧竖直并处于原长状态，此时物块B离地面的距离为H，如图（乙）所示，然后由静止同时释放A、B，B物块着地后速度立即变为0。若对于给定的弹簧，其弹性势能只跟弹簧的形变有关，求：



（1）第一次当B物块恰好离开地面时，A物块相对于自己静止时的初始位置升高的距离h
（2）第二次释放A、B后，A上升至弹簧恢复原长时的速度大小v₁
（3）若弹簧的劲度系数k未知，但第一次敲击A后，A获得的速度大小v₀已知。则第二次释放A、B后，B刚要离地时A的速度大小v₂是多少？

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）2

（2）

（3）

解析

（1）第一次静止时，弹簧向上产生的弹力与A的重力平衡。
设弹簧的形变量（压缩）为△x₁，有△x₁=

        (2分)
第一次当B刚要离地时弹簧产生向上的弹力与B的重力平衡
设弹簧的形变量（伸长）为△x₂，有△x₂=

    (2分)     h=△x₁+△x₂=2

(2分)
（2）第二次释放A、B后，A、B做自由落体运动，B着地后，A和弹簧相互作用至A上升到弹簧恢复原长过程中，弹簧对A做的总功为零 。        
对A从开始下落至弹簧恢复原长过程，对A由动能定理有 mgH=

mv₁²         (3分)
解得 v₁=

     (3分)
（3）第二次释放AB后，在B刚要离地时弹簧产生向上的弹力与B的重力平衡
设弹簧的形变量（伸长）为△x₃，有△x₃=

        (2分)
△x₁=△x₂=△x₃     
因此第一次静止时、第一次B刚要离地时和第二次B刚要离地时，弹簧的弹性势能都为E_p 在第一次A获得速度到B刚要离地时，对A和弹簧组成的系统，由机械能守恒有


mv₀²+E_p=mg(△x₁+△x₂)+E_P  (2分)
第二次释放后，对A和弹簧系统，从A上升至弹簧恢复原长到B刚要离地过程，由机械能守恒有

mv12=mg△x3+EP+

mv22         (2分)
由以上解得v₂=

                  (2分)

考点

据考高分专家说，试题“将质量均为m厚度不计的两物块A、B用轻质.....”主要考查你对 [弹力的大小、胡克定律 ]考点的理解。

弹力的大小、胡克定律

弹力的大小：

弹力的大小与物体的形变程度有关，形变量越大，产生的弹力越大；形变量越小，产生的弹力越小。
(1)一般情况下，弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来；对于弹簧的弹力，在弹性限度内遵循胡克定律：
(2)胡克定律在弹性限度内，弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比，即F=kx，式中k为劲度系数，x为弹簧的形变量，F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。



①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量，即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差：x=|L—L0|，不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N／m，由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定，弹簧做好后，劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a．由胡克定律F=kx知：k=F／x
b．由F一x图像知：

判定弹力的有无及其方向的方法：

判定弹力的有无及其方向的方法：