选择题6.0分
物理

21.如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接,A、B两物体均可视为质点),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力F用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动,测得两个物体的v-t图像如图乙所示(重力加速度为g),则

A

施加外力前,弹簧的形变量为

B

外力施加的瞬间,AB间的弹力大小为M(g+a)

C

AB在时刻分离,此时弹簧弹力等于物体B的重力

D

上升过程中,物体B速度最大,AB两者的距离为

正确答案及相关解析

正确答案

AD

解析

A、施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有: 2Mg=kx ,解得: ,故A正确

B、施加外力F的瞬间,对B物体,根据牛顿第二定律,有: F-Mg-FAB=Ma

其中:F=2Mg ,解得:FAB=M(g-a),故B错误;

C、物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a且A与B之间的作用力:FAB=0;

对B:F′-Mg=Ma ,解得:F弹′=M(g+a),故C错误;

D、由题可知t2时刻B达到最大速度,此时A的位移为 ,B的加速度必为零,Mg=kx,物体B的位移为 ,AB两者的距离为,故D正确.

故本题选:AD

考查方向

本题考查了牛顿第二定律和力的平衡等知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理等知识点交汇命题.

解题思路

题中弹簧弹力根据胡克定律列式求解,先对物体AB整体受力分析,根据牛顿第二定律列方程;再对物体B受力分析,根据牛顿第二定律列方程;t1时刻是A与B分离的时刻,之间的弹力为零.

易错点

关键是明确A与B分离的时刻,它们间的弹力为零这一临界条件;然后分别对AB整体和B物体受力分析,根据牛顿第二定律列方程分析.