质量分别是ma和mb的两木块,固定在劲度系数为k的轻弹簧的两端,竖直放置在水平桌面上,用一竖直向下的作用力压在A上,使A静止不动,然后突然撤去此作用力,要使B离开桌面,弹簧至少需要伸长多少?

问题描述:

质量分别是ma和mb的两木块,固定在劲度系数为k的轻弹簧的两端,竖直放置在水平桌面上,用一竖直向下的作用力压在A上,使A静止不动,然后突然撤去此作用力,要使B离开桌面,弹簧至少需要伸长多少?

如图①、②、③、④分别表示未放A,弹簧处于原长的状态、弹簧和A相连后的静止状态、撤去压力F前的静止状态和撤去压力后A上升到最高点的状态.撤去F后,A做简谐运动,②状态A处于平衡位置.

②状态弹簧被压缩,弹力等于A的重力,即kx1=mAg;
④状态弹簧被拉长,弹力等于B的重力,kx2=mBg;
由简谐运动的对称性,③、④状态A到平衡位置的距离都等于振幅,因此要使B离开桌面,
弹簧至少需要伸长x=x1+x2=

(mA+mB)g
k

答:要使B离开桌面,弹簧至少需要伸长
(mA+mB)g
k

答案解析:撤去F后,A做简谐运动,结合平衡条件和简谐运动的对称性求出弹簧伸长的距离x.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;胡克定律.
知识点:本题为简谐运动的回复力问题,要注意找出简谐运动的平衡位置,并找出回复力的大小.