如图所示,一倾角为θ=30°的光滑足够长斜面固定在水平面上,其顶端固定一劲度系数为k=50N/m的轻质*簧,*...
问题详情:
如图所示,一倾角为θ=30°的光滑足够长斜面固定在水平面上,其顶端固定一劲度系数为k=50N/m的轻质*簧,*簧的下端系一个质量为m=1kg的小球,用一垂直于斜面的挡板A挡住小球,此时*簧没有发生形变,若挡板A以加速度a=4m/s2沿斜面向下匀加速运动,*簧与斜面始终保持平行,g取10m/s2.求:
(1)从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小;
(2)从开始运动到小球与挡板分离时所经历的时间;
(3)从开始运动到小球与挡板分离时外力对小球的总功.
【回答】
解:(1)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.
即 kxm=mgsinθ,
解得 xm===0.1m.
(2)设球与挡板分离时位移为s,经历的时间为t,
从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和*簧*力F.
根据牛顿第二定律有 mgsinθ﹣F﹣F1=ma,
F=kx.
随着x的增大,F增大,F1减小,保持a不变,
当m与挡板分离时,F1减小到零,则有:
mgsinθ﹣kx=ma,
又x=at2
联立解得 mgsinθ﹣k•at2=ma,
所以经历的时间为 t===0.1s.
(3)分离时,小球速度为v=at=4×0.1=0.4m/s
位移x1===0.02m
根据动能定理知W﹣=
W=+==0.08J
答:(1)从开始运动到小球速度达最大时小球所发生位移的大小为0.1m;
(2)从开始运动到小球与挡板分离时所经历的时间为0.1s;
(3)从开始运动到小球与挡板分离时外力对小球的总功为0.08J.
知识点:专题四 功和能
题型:综合题
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