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如图，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（m₁十m₃）的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度的大小是多少？已知重力加速度为g．

当挂一质量为m3的物体C时，恰好能使B离开地面但不继续上升，说明此时弹簧对B的拉力的大小恰好和B的重力相等，由此可以求得弹簧弹性势能的增加量，当换成另一个质量为（m1十m3）的物体D时，弹簧弹性势能的增加量是相同的，从而能可以求得B刚离地时D的速度的大小．【解析】开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，有 kx1=mlg ① 挂C并释放后，C向下运动，B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，表示此时A和C的速度为零，C已降到其最低点．由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧弹性势能的增加量为 △E=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（m1+m3）V2+m1V2=（m1+m3）g（x1+x2）-m1g（x1+x2）-△E ④ 由③④式得（2m1+m3）V2=m1g（x1+x2） ⑤ 由①②⑤式得 V=．所以B刚离地时D的速度的大小是．

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考点分析：

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和

C．

和

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和

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试题属性

题型：解答题
难度：中等