2.(2019·福建厦门市期末质检)如图,一劲度系数为k=100 N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端

2.(2019·福建厦门市期末质检)如图,一劲度系数为k=100 N/m的轻弹簧下端固定于倾角为θ=53°的光滑斜面底端,上端连接物块Q.一轻绳跨过定滑轮O,一端与物块Q连接,另一端与套在光滑竖直杆的物块P连接,定滑轮到竖直杆的距离为d=0.3 m.初始时在外力作用下,物块PA点静止不动,轻绳与斜面平行,绳子张力大小为50 N.已知物块P质量为m1=0.8 kg,物块Q质量为m2=5 kg.(不计滑轮大小及摩擦,取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)现将物块P由静止释放,求:
 
(1)物块P位于A时,弹簧的伸长量x1;
(2)物块P上升h=0.4 m至与滑轮O等高的B点时的速度大小;
(3)在(2)情况下物块P上升至B点过程中,轻绳拉力对其所做的功.
答案 (1)0.1 m (2)2 m/s (3)8 J
解析 (1)物块P位于A点,设弹簧伸长量为x1,
则:FT=m2gsin θkx1,
代入数据解得:x1=0.1 m
(2)(3)经分析,此时OB垂直竖直杆,OB=0.3 m,此时物块Q速度为0,h=0.4 m,则OP=0.5 m,物块Q下降距离为:
ΔxOPOB=0.5 m-0.3 m=0.2 m,
则弹簧压缩x2=0.2 m-0.1 m=0.1 m,弹性势能不变.
对物块PQ和弹簧组成的系统,物块PAB的过程中根据能量守恒有:
m2g·Δx·sin θm1ghm1v
代入可得:vB=2 m/s
对物块PWT-m1ghm1v
代入数据得:WT=8 J.
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