如图所示,两块质量分别为m1、m2的木板,被一根劲度系数为k的轻弹簧连在一起,并在m1板上加压力F为了使得撤去F后,m1跳起时恰好能带起m2板,则所加压力F的最小值为( )A. m1gB. 2m1gC. (m1+m2)gD. 2(m1+m2)g
问题描述:
如图所示,两块质量分别为m1、m2的木板,被一根劲度系数为k的轻弹簧连在一起,并在m1板上加压力F为了使得撤去F后,m1跳起时恰好能带起m2板,则所加压力F的最小值为( )
A. m1g
B. 2m1g
C. (m1+m2)g
D. 2(m1+m2)g
答
撤去F后,m1跳起后做简谐运动,当m1运动到最高,弹簧将m2拉得恰好跳离桌面时,弹簧的弹力大小等于m2g,
根据牛顿第二定律得,物体m1在最高点时加速度的大小a1=
=F+m1g m1
=
m2g+m1g m1
,方向竖直向下.
(m2+m1)g m1
根据简谐运动的对称性,物体m1在最低点时加速度的大小a2=a1,合力大小等于F,方向竖直向上,
根据牛顿第二定律得
F=m1a2=(m1+m2)g
撤去F后m1跳起将m2拉得跳离桌面,F至少为(m1+m2)g.
故选C
答案解析:撤去F后,m1跳起后做简谐运动,当m1运动到最高点时,弹簧恰好将m2拉起跳离桌面时,F最小.由牛顿第二定律求出m1到达最高点时的加速度,根据简谐运动的对称性,得到m1到达最低点时的加速度,此时m1所受的合力大小等于F,再由牛顿第二定律求出F.
考试点:牛顿第二定律;胡克定律.
知识点:本题关键抓住简谐运动的对称性,分析受力情况仍是基础.难度较大.