21.如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接,A、B两物体均可视为质点),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力F用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动,测得两个物体的v-t图像如图乙所示(重力加速度为g),则
A、施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有: 2Mg=kx ,解得: ,故A正确
B、施加外力F的瞬间,对B物体,根据牛顿第二定律,有: F弹-Mg-FAB=Ma
其中:F弹=2Mg ,解得:FAB=M(g-a),故B错误;
C、物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a且A与B之间的作用力:FAB=0;
对B:F弹′-Mg=Ma ,解得:F弹′=M(g+a),故C错误;
D、由题可知t2时刻B达到最大速度,此时A的位移为 ,B的加速度必为零,Mg=kx,物体B的位移为
,AB两者的距离为
,故D正确.
故本题选:AD
题中弹簧弹力根据胡克定律列式求解,先对物体AB整体受力分析,根据牛顿第二定律列方程;再对物体B受力分析,根据牛顿第二定律列方程;t1时刻是A与B分离的时刻,之间的弹力为零.
关键是明确A与B分离的时刻,它们间的弹力为零这一临界条件;然后分别对AB整体和B物体受力分析,根据牛顿第二定律列方程分析.