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如图所示,AB两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,BC两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上.现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知A的质量为4mBC的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态.释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面.下列说法正确的是(  )

 

A

斜面倾角α=30°

 

B

A获得最大速度为2g

 

C

C刚离开地面时,B的加速度最大

 

D

从释放AC刚离开地面的过程中,AB两小球组成的系统机械能守恒

答案

考点:

机械能守恒定律;动能和势能的相互转化.版权所有

专题:

机械能守恒定律应用专题.

分析:

C球刚离开地面时,弹簧的弹力等于C的重力,根据牛顿第二定律知B的加速度为零,BC加速度相同,分别对BA受力分析,列出平衡方程,求出斜面的倾角.

ABC组成的系统机械能守恒,初始位置弹簧处于压缩状态,当B具有最大速度时,弹簧处于伸长状态,根据受力知,压缩量与伸长量相等.在整个过程中弹性势能变化为零,根据系统机械能守恒求出B的最大速度,A的最大速度与B相等;

解答:

解:AC刚离开地面时,对C有:kx2=mg        

此时B有最大速度,即aB=aC=0

则对B有:Tkx2mg=0

A有:4mgsinαT=0              

以上方程联立可解得:sinα=α=30°,故A正确;     

B、初始系统静止,且线上无拉力,对B有:kx1=mg

由上问知x1=x2=,则从释放至C刚离开地面过程中,弹性势能变化量为零;

此过程中ABC组成的系统机械能守恒,即:

4mgx1+x2sinα=mgx1+x2+4m+mvBm2

以上方程联立可解得:vBm=2g

所以A获得最大速度为2g

B正确;

C、对B球进行受力分析可知,C刚离开地面时,B的速度最大,加速度为零.故C错误;

D、从释放AC刚离开地面的过程中,ABC及弹簧组成的系统机械能守恒,故D错误.

故选AB

点评:

本题关键是对三个小球进行受力分析,确定出它们的运动状态,再结合平衡条件和系统的机械能守恒进行分析.

 

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