如图,P是倾角为30°的光滑固定斜面.劲度系数为k的轻弹簧一端同定在斜面底端的固定挡板C上,另一端与质量为m的物块A相连

如图,P是倾角为30°的光滑固定斜面.劲度系数为k的轻弹簧一端同定在斜面底端的固定挡板C上,另一端与质量为m的物块A相连接.细绳的一端系在物体A上,细绳跨过不计质量和摩擦的定滑轮,另一端有一个不计质量的小挂钩.小挂钩不挂任何物体时,物体A处于静止状态,细绳与斜面平行.在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为m的物块B后,物体A沿斜面向上运动.斜面足够长,运动过程中B始终未接触地面.
(1)求物块A刚开始运动时的加速度大小a;
(2)设物块A沿斜面上升通过Q点位置时速度最大,求Q点到出发点的距离x0及最大速度vm
(3)把物块B的质量变为nm(n>0.5),小明同学认为,只要N足够大,就可以使物块A沿斜面上滑到Q点时的速度增大到2vm,你认为是否正确?如果正确,请说明理由,如果不正确,请求出A沿斜面上升到Q点位置时的速度的范围.
-隔壁老张 1年前 已收到1个回答 举报

cindy74 花朵

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解题思路:(1)由牛顿第二定律可以求出加速度.
(2)由平衡条件求出弹簧的形变量,由机械能守恒定律可以求出最大速度.
(3)由机械能守恒定律求出A的速度,然后求出速度的大小范围.

(1)以A、B组成的系统为研究对象,A刚开始运动的瞬间,
由牛顿第二定律得:mg=(m+m)a,
解得:a=0.5g;
(2)开始时,对A,由平衡条件得:mgsin30°=kx,
当A受到的合力为零时速率最大,此时:
mgsin30°+kx′=mg,
解得:x=x′=[mg/2k],
Q点到出发点的距离:x0=2x=[mg/k];
在出发点与Q弹簧的形变量相同,弹簧的弹性势能相等,
由机械能守恒定律得:mgx0=mgx0sin30°+[1/2]•2mv2
解得,最大速度:vm=g

m
2k;
(3)B的质量变为nm时,由机械能守恒定律得:
nmgx0=mgx0sin30°+[1/2]•(nm+m)v2
解得:v=g

m(2n−1)
k(n+1)
n→∞时,v=g

2m
k=2vm
由于n不会达到无穷大,因此速度不会达到2vm
小明的说法是错误的,速度范围是:0<v<g

2m
k;
答:(1)物块A刚开始运动时的加速度大小为0.5g;
(2)Q点到出发点的距离为:[mg/k],最大速度为:g

m
2k;
(3)小明的说法是错误的,A沿斜面上升到Q点位置时的速度的范围为0<v<g

2m
k.

点评:
本题考点: 功能关系;弹性势能.

考点点评: 本题考查牛顿第二定律的应用及机械能守恒定律;要分析清楚物体的运动过程,应用牛顿第二定律与机械能守恒定律可以正确解题.

1年前

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