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:EP=12kx2,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x0和B、C分离时B的动能Ek;
(2)为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值Fmin;
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,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fxBC的大小;
(4)若F=5f,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。

E
P
=
1
2
k
x
2
【答案】(1)B、C向左移动的最大距离x0为,B、C分离时B的动能为;
(2)为保证A能离开墙壁,恒力的最小值为;
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,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,则W<fxBC;
(4)见解析。
2
F
-
4
f
k
E
k
=
F
2
-
6
f
F
+
8
f
2
k
(2)为保证A能离开墙壁,恒力的最小值为
(
3
+
10
2
)
f
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,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,则W<fxBC;
(4)见解析。
【解答】
【点评】
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