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如图5-10-6质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩,开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向,现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开地面但不继续上升.若将C换成另一个质量为(m1+m3)的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B则离地时D的速度大小是多少?已知重力加速度为g.

5-10-6

解:开始时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1有kx1=m1g                             ①

挂C并释放后C向下运动,A向上运动,设B刚要离地时弹簧伸长量为x2,有kx2=m2g   ②

B不再上升,此时A、C速度为零,C已降到最低点.由机械能守恒定律与初能状态去相比,弹簧弹性势能的增加量为ΔE=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2)                             ③

C换成D后,当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同,由能量关系得

(m3+m1)v2+m1v2=(m3+m1)g(x1+x2)-m1g(x1+x2)-ΔE                     ④

由③④得2m1+m3)v2=m1g(x1+x2)                                          ⑤

由①②⑤得v=

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5-10-6

(1)小木块的位移;

(2)传送带转过的路程;

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5-3-6

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图5-4-6

砝码质量m/×102 g

0

1.00

2.00

3.00

标尺刻度x/×10-2 m

15.00

18.94

22.82

26.78

砝码质量m/×102 g

4.00

5.00

6.00

7.00

标尺刻度x/×10-2 m

30.66

34.60

42.00

54.50

(1)根据所测数据,在图5-4-7上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.

图5-4-7

(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在___________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧的劲度系数为_________N/m.

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