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如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端

时间:2024-01-14 00:24:17 栏目:学习方法
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题目内容:

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端系一质量为M=2.0kg的小物体A,A左边所系轻细线绕过轻质光滑的定滑轮后与轻挂钩相连。小物块A与桌面的动摩擦因数μ=0.15,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将一质量m=1.0kg的物体B挂在挂钩上并用手托住,使滑轮右边的轻绳恰好水平伸直,此时弹簧处在自由伸长状态。释放物体B后系统开始运动,取g=10m/s2

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端

(1)求刚释放时物体B的加速度a;

(2)求小物块A速度达到最大时弹簧的伸长量x1

(3)已知弹簧弹性势能

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
,x为弹簧形变量,求整个过程中小物体A克服摩擦力年做的总功W。

最佳答案:

(1)

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(2)
如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(3)2.4 J

答案解析:

(1) 对A、B两物体组成的系统由于mg>μMg,所以B刚释放时物体A将开始向左运动,

此时弹簧弹力为零,据牛顿第二定律有:

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(3分)

解得

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(2分)

(2) 在A向左加速过程中位移为x时A和B的加速度为a,

据牛顿第二定律有

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(2分)

A第1次向左运动到a=0位置时,速度达到最大,设A此时向左运动位移为x1,则有: mg- μMg- kx1= 0

解得

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
(2分)

(3)设A向左运动的最大位移为x2,则有mgx2=

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
kx 2 2 μMgx 2(2分)

解得x2="0.7" m(1分)

此时kx2>mg μMg,故A将向右运动。(1分)

设A向右运动返回到离初始位置距离为x3时速度再次减为零,则有

如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
kx 2 2-
如图所示,劲度系数k=20.0N/m的轻质水平弹簧右端固定在足够长的水平桌面上,左端
kx 3 2=mg(x 2-x 3) μMg(x 2-x 3)(1分)

解得x3="0.6" m(1分)

此时mg<μMg kx3,所以A静止在x3处。(1分)

整个过程中A运动的总路程s=x2 (x2-x3)="0.8" m(1分)

A克服摩擦力所做总功W="μMgs=2.4" J(1分)

考点核心:

受力分析:

1、物体受力分析的方法 ①方法:整体法、隔离法。

②选择:所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。

2、受力分析的顺序:先重力,再接触力,最后分析其他外力。

3、受力分析时应注意的问题 ①分析物体受力时,只分析周围物体对研究对象所施加的力;

②受力分析时,不要多力或漏力,注意确定每个力的实力物体和受力物体,在力的合成和分解中,不要把实际不存在的合力或分力当做是物体受到的力;

③如果一个力的方向难以确定,可用假设法分析;

④物体的受力情况会随运动状态的改变而改变,必要时根据学过的知识通过计算确定;

⑤受力分析外部作用看整体,互相作用要隔离。

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