Question

（15分）如圖所示，在豎直方向上A、B物體通過(guò)勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上，斜面傾角為30°，用手按住C，使細(xì)繩剛剛拉直但無(wú)拉力作用，并保證ab段的細(xì)繩豎直、cd段的細(xì)繩與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量分別為m₁、m₂，C的質(zhì)量為2m，重力加速度為g，細(xì)繩與滑輪之間的摩擦力不計(jì)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，釋放C后它沿斜面下滑，斜面足夠長(zhǎng)，且物體A恰不離開(kāi)地面。求：

(1)物體A恰不離開(kāi)地面時(shí)，物體C下降的高度；
(2)其他條件不變，若把物體C換為質(zhì)量為2（m+△m）的物體D，釋放D后它沿斜面下滑，當(dāng)A恰不離開(kāi)地面時(shí)，物體B的速度為多大？

Answer 1

（1）（2）

試題分析：(1)初始整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，以物體B為研究對(duì)象可知，彈簧處于壓縮狀態(tài)，則：
        （2分）
當(dāng)物體A恰不離開(kāi)地面時(shí)，以物體A為研究對(duì)象可知，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，則：
        （2分）
因而物體C下降的高度為：          （1分）
聯(lián)立解得：        （2分）
（2）物體C沿斜面下滑，當(dāng)物體A恰不離開(kāi)地面時(shí)，物體C的速度為零，以物體C、B和彈簧整體為研究對(duì)象，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：
         （3分）
把物體C換為物體D后，當(dāng)物體A恰不離開(kāi)地面時(shí)，此時(shí)物體D和物體B的速度大小相等，以物體D、B和彈簧整體為研究對(duì)象，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知：
（3分）
聯(lián)立解得物體B的速度大小為         （2分）