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高中物理
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综合题
1.
(2021·山东)
如图所示,三个质量均为
m
的小物块A、B、C,放置在水平地面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为
k
的轻弹簧将A、B连接,C紧靠B,开始时弹簧处于原长,A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为
F
的恒力,使B、C一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A离开墙壁,最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为
f
, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内。(弹簧的弹性势能可表示为:
,
k
为弹簧的劲度系数,
x
为弹簧的形变量)
(1) 求B、C向左移动的最大距离
和B、C分离时B的动能
;
(2) 为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值
;
(3) 若三物块都停止时B、C间的距离为
,从B、C分离到B停止运动的整个过程,B克服弹簧弹力做的功为
W
, 通过推导比较
W
与
的大小;
(4) 若
,请在所给坐标系中,画出C向右运动过程中加速度
a
随位移
x
变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的
a
、
x
值(用
f
、
k
、
m
表示),不要求推导过程。以撤去
F
时C的位置为坐标原点,水平向右为正方向。
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