分析 (1)未施加力F时,对P和盘整体为研究对象,由平衡条件和胡克定律得出弹簧的压缩量.
(2)在前0.2s时间内F是变力,在0.2s以后是恒力,说明在0.2s时刻物体P与秤盘开始分离,此时它们之间的弹力恰好为零,根据牛顿第二定律此时盘的加速度与弹簧压缩量的关系式.整体过程中盘的位移等于弹簧压缩量之差,求出盘的位移,由位移公式得出位移与加速度的关系式,再联立求出加速度.
(3)由分析可知,刚开始时F最小,F为恒力时最大,由牛顿第二定律求解.
解答 解:(1)设P的质量为m,盘的质量为M.
未施加力F时,以物体P和盘整体为研究对象,由平衡条件和胡克定律得:
(m+M)g=kx0
解得弹簧的压缩量为:x0=0.15m
(2、3)刚起动时F有最小值(设为F1),对P、M整体,应用牛顿第二定律得
F1+kx0-(m+M)g=(m+M)a ②
比较①②式,即有 F1=(m+M)a ③
当t=0.2s后P离开了M,0.2s时P、M间挤压力恰为零,F有最大值(设为F2),对P由牛顿第二定律得
F2-mg=ma ④
此时弹簧压缩量设为x,对M有
kx-Mg=Ma ⑤
对P、M运动情况,由运动学知识得
x0-x=$\frac{1}{2}$at2 ⑥
⑤⑥式联立解得
a=6m/s2,x=0.03m
a值代入③式,解得最小值F1=72N
a值代入④式,解得最大值F2=168N
答:
(1)未施加力F时,弹簧的压缩量为0.15m;
(2)物体做匀加速直线运动的加速度大小为6m/s2;
(3)F的最小值为72N,最大值是168N.
点评 本题中弹簧的弹力是变力,分析好何时两者分离是关键,此时两者间无作用力,且两者加速度刚好相等,另外牛顿定律与运动学公式的熟练应用也是必须掌握的.
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 2:3 | B. | 3:2 | C. | 4:6 | D. | 6:4 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | M受静摩擦力增大 | B. | 物块M对车厢壁的压力不变 | ||
C. | 物块M仍能相对于车厢壁静止 | D. | M受静摩擦力减小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 物块从D点向下运动到A点的过程中,最大加速度大小为2gsinθ | |
B. | 物块最后停在B点 | |
C. | 物块在D点时的弹性势能为$\frac{1}{2}$mv2-mglsinθ | |
D. | 物块运动的全过程中因摩擦产生的热量为$\frac{1}{2}$mv2+mglsinθ-E |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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