如图所示,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
如图所示,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...
如图所示,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h运动.斜面足够长,运动过程中B始终未接触地面.(1)求小挂钩不挂任何物体时弹簧的形变量;(2)求物块A刚开始运动时的加速度大小a;(3)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:(4)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.
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(1)开始时,对A,由平衡条件得:mgsin30°=kx,
得:x=
,
(2)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+kx-mgsin30°=(m+m)a,
代入数据解得:a=0.5g;
(3)当A受到的合力为零时速度最大,此时:
mgsin30°+kx′=mg,
解得:x=x′=
,
Q点到出发点的距离:x0=2x=
;
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°+
?2mv2,
解得,最大速度:vm=g
;
(4)B的质量变为nm时,由机械能守恒定律得:
nmgx0=mgx0sin30°+
?(nm+m)v2,
解得:v=g
,
n→∞时,v=g
=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
;
答:(1)小挂钩不挂任何物体时弹簧的形变量
;
(2)物块A刚开始运动时的加速度大小是0.5g;
(3)Q点到出发点的距离是
,最大速度是g
;
(4)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
.
得:x=
mg |
2k |
(2)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+kx-mgsin30°=(m+m)a,
代入数据解得:a=0.5g;
(3)当A受到的合力为零时速度最大,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 |
解得,最大速度:vm=g
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(4)B的质量变为nm时,由机械能守恒定律得:
nmgx0=mgx0sin30°+
1 |
2 |
解得:v=g
|
n→∞时,v=g
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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
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答:(1)小挂钩不挂任何物体时弹簧的形变量
mg |
2k |
(2)物块A刚开始运动时的加速度大小是0.5g;
(3)Q点到出发点的距离是
mg |
k |
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(4)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
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