题文
如图所示,A、B两个矩形木块用轻弹簧相接静止在水平地面上,弹簧的劲度系数为k,木块A和木块B的质量均为m.
(1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度时,木块B将离开水平地面.
(2)若弹簧的劲度系数k是未知的,将一物体C从A的正上方某位置处无初速释放,C与A相碰后立即粘在一起(不再分离)向下运动,它们到达最低点后又向上运动.已知C的质量为m时,把它从距A高为H处释放,则最终能使B刚好离开地面.若C的质量为m2,要使B始终不离开地面,则释放时,C距A的高度h不能超过多少?
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)开始时,木块A处于平衡,则kx1=mg(弹簧压缩)
木块B刚好离开地面时,有kx2=mg(弹簧伸长)
故木块A向上提起的高度为x1+x2=2mgk,
(2)物块C的质量为m时,它自由下落H高度时的速度 v1=
设C与A碰撞后的共同速度为v2,根据动量守恒定律,有mv1=mv2,
则v2=v12 ②
以后A、C继续压缩弹簧,后又向上弹起,最终能使木块B刚好离开地面.
此过程中,A、C上升的高度为x1+x2=2mgk,
由于最初弹簧的压缩量x1与最后的伸长量x2相等,所以,弹簧势能相等,根据机械能守恒定律,有
12×2mv22=2mg(x1+x2) ③
物块C的质量为m2时,设在距A高h处自由下落后刚好能使木块B离开地面.
则C下落h高度时的速度v1′=2gh ④
设C与A碰撞后的共同速度为v2′.
则有12mv1′=(m+12m)v2′
解得v2′=13v1′⑤
A、C碰后上升高度(x1+x2)时,木块B刚好离开地面,此过程中,由机械能守恒定律有
12(m+12m)v2′2=(m+12m)g(x1+x2) ⑥
由以上各式消去(x1+x2),
解得 h=94H.
答:(1)若用力将木块A缓慢地竖直向上提起,木块A向上提起多大高度为2mgk;
(2)C开始下降的最大的高度为94H.
解析
2mgk
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,A、B两个矩形木块用轻弹簧相接.....”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:





