如图所示,在小车的倾角为30°的光滑斜面上,用劲度系数k=500N/m的弹簧连接一质量为m=1kg的物体.

如图所示,在小车的倾角为30°的光滑斜面上,用劲度系数k=500N/m的弹簧连接一质量为m=1kg的物体.
(1)当小车以
3
m/s2的加速度运动时,m与斜面保持相对静止,求弹簧伸长的长度.
(2)若使物体m对斜面无压力,小车加速度必须多大?
(3)若使弹簧保持原长,小车加速度大小、方向如何?
ALNSA 1年前 已收到1个回答 举报

yy菜菜菜 春芽

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解题思路:(1)对小滑块受力分析,受重力、支持力和拉力;再根据牛顿第二定律求出合力的大小和方向,然后运用正交分解法列式求解;
(2)小滑块对斜面体没有压力,则斜面体对小滑块也没有支持力,小滑块受到重力和拉力,物体的加速度水平向右,故合力水平向右,运用平行四边形定则求解合力,再根据牛顿第二定律求解加速度;
(3)弹簧保持原长,弹力为零,小滑块受到重力和支持力,物体沿水平方向运动,加速度水平向左,合力水平向左,运用平行四边形定则求解合力,再根据牛顿第二定律求解加速度的大小.

(1)对小滑块受力分析,受重力、支持力和拉力,如图

加速度水平向右,故合力水平向右,将各个力和加速度都沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解,由牛顿第二定律,得到
F-mg•sin30°=ma•cos30°
mg•cos30°-FN=ma•sin30°
解得
F=mg•sin30°+ma•cos30°=6.5N
根据胡克定律,有
F=kx
代入数据得到
x=0.013m=1.3cm
即此时当小车以
3m/s2的加速度运动时,弹簧伸长的长度为1.3cm.
(2)小滑块对斜面体没有压力,则斜面体对小滑块也没有支持力,小滑块受到重力和拉力,物体的加速度水平向右,故合力水平向右,运用平行四边形定则,如图

由几何关系得到
F=[mg/tan30°]=
1×10


3
3=10
3N
根据牛顿第二定律,得到
a=
F合
m=10
3m/s2
即若使物体m对斜面无压力,小车加速度必须为10
3m/s2
(3)弹簧保持原长,弹力为零,小滑块受到重力和支持力,物体沿水平方向运动,加速度水平向左,合力水平向左,运用平行四边形定则,如图

根据几何关系,有
F=mg•tan30°
根据牛顿第二定律,有
F=ma
故a=g•tan30°=
10
3

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;牛顿运动定律的应用-连接体.

考点点评: 本题关键对小滑块受力分析后,根据牛顿第二定律,运用正交分解法或合成法列式求解.

1年前

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