如图所示,两木块叠放在竖直轻弹簧上,已知木块的质量分别为和,

如图所示,两木块叠放在竖直轻弹簧上,已知木块的质量分别为,弹簧的劲度系数,若在上作用一个竖直向上的力,使由静止开始以的加速度竖直向上做匀加速运动()求:

1. 使木块竖直做匀加速运动的过程中,力的最大值;

2.若木块由静止开始做匀加速运动,直到分离的过程中,弹簧的弹性势能减少了,求这一过程中对木块做的功.

 

答案

 

1.

2.

解析:

此题难点在于能否确定两物体分离的临界点.当(即不加竖直向上力)时,设木块叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为,有: ,即   ①

对木块施加力受力如图所示,对木块有:     ②

对木块有:    ③

可知,当时,木块加速度相同,由②式知欲使木块匀加速运动,随减小增大,当时, 取得了最大值,即:  

                                                                    

又当时,开始分离,由③式知,弹簧压缩量,则

木块的共同速度:  ⑤

由题知,此过程弹性势能减少了

力所做的功为,对这一过程应用功能原理,得:

联立①④⑤⑥式,且,得:

 

 

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