精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
20.如图所示,一个弹簧台秤的秤盘和弹簧质量均不计,盘内放一个质量m=12kg的静止物体P,弹簧的劲度系数k=800N/m.现施加给P一个竖直向上的拉力F,使P从静止开始向上做匀加速运动.已知在头0.2s内F是变力,在0.2s以后,F是恒力,取g=10m/s2,求拉力F的最大值和最小值.

分析 在P与秤盘分离之前,F为变力,逐渐增大;分离后,F为恒力;两物体分离瞬间,P对秤盘恰好无弹力,此后秤盘的加速度将减小,两个物体开始分离,从开始到分离历时0.2s,由分析可知,刚开始时F最小,F为恒力时最大.

解答 解:根据题意,F是变力的时间t=0.2s,这段时间内的位移就是弹簧最初的压缩量S,由此可以确定上升的加速度a,则:
$KS=mg,S=\frac{mg}{K}=\frac{12×100}{800}=0.15(m)$
由$S=\frac{1}{2}a{t^2}$得:$a=\frac{2S}{t^2}=\frac{2×0.15}{{{{0.2}^2}}}=7.5({m/{s^2}})$
根据牛顿第二定律,有:F-mg+kx=ma
得:F=m(g+a)-kx
当x=S时,F最小Fmin=m(g+a)-ks=m(g+a)-mg=ma=12×7.5=90(N)
当x=0时,F最大Fmax=m(g+a)-k•0=m(g+a)=12(10+7.5)=210(N)
答:拉力的最小值为90N,最大值为210N

点评 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同学必须掌握的.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:实验题

16.为验证动能定理,某同学设计了如下实验.将一长直木板一端垫起,另一端侧面装一速度传感器,让小滑块由静止从木板h高处(从传感器所在平面算起)自由滑下至速度传感器时,读出滑块经此处时的速度v,如图所示.多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变),对应的速度值记录在表中:
下滑高度h/m0.100.200.300.400.50
速度v/m•s-10.6330.8951.1001.2651.414
要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立,该同学建立了以h为纵轴的坐标系,你认为坐标系的横轴应该是v2,本实验是否需要平衡摩擦力否(填“是”或“否”).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

11.如图所示,质量为5kg的物块和小车均处于静止状态,物块与一被水平拉伸的轻弹簧拴接,弹簧的弹力为5N,若小车以2m/s2的加速度向右运动后,则(g=10m/s2)(  )
A.物体相对小车向左运动B.物体受到的摩擦力减小
C.物体受到的摩擦力大小不变D.物体受到的弹簧拉力增大

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

8.如图所示,一个理想变压器原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2,正常工作时输入和输出的电压分别为U1和U2,已知n1>n2,则(  )
A.该变压器为降压变压器,U1>U2B.该变压器为降压变压器,U2>U1
C.该变压器为升压变压器,U1>U2D.该变压器为升压变压器,U2>U1

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

15.倾角为θ=45°、外表面光滑的楔形滑块M放在水平面AB上,滑块M的顶端O处固定一细线,细线的另一端拴一小球,已知小球的质量为m=$\frac{\sqrt{5}}{5}$kg,当滑块M以a=2g的加速度向右运动时,则细线拉力的大小为(取g=10m/s2)(  )
A.10NB.5NC.$\sqrt{5}$ND.$\sqrt{10}$N

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

5.如图a所示,将质量为m的物体置于倾角为θ的平板上,当θ从0缓慢增大到90°的过程中,物体所受摩擦力Ff与θ的关系如图b所示,已知物体始终没有脱离平板,物体与平板间的动摩擦因数为0.75.最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度为g,则(  )
A.O-q段图线是直线B.q-$\frac{π}{2}$段图线是直线
C.P=$\frac{3mg}{5}$D.q=$\frac{π}{6}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

12.如图所示,一理想变压器的原副线圈匝数比为n1:n2=10:1,一阻值为10Ω的电阻R连接在变压器的副线圈上.若加在原线圈上的电压瞬时值随时间变化规律为u=100$\sqrt{2}$cosl00πt(V),下列说法中正确的是(  )
A.电压表的示数为10$\sqrt{2}$VB.变压器的输入功率为10W
C.电流表的示数为0.1 AD.交变电流的频率为100 Hz

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:多选题

9.在空中下落的物体,由于空气阻力随着速度的增大而增大,最终会达到一个恒定的速度,称之为收尾速度.一物体质量为m,将它从空中静止释放,最后物体的收尾速度为v,重力加速度为g,下列说法正确的是(  )
A.若测得物体从释放至达到收尾速度所用时间为t,则物体下落的位移为$\frac{vt}{2}$
B.若测得某一时刻物体下落时的加速度为a,则物体此时的速度为$\sqrt{2ah}$
C.若测得某时物体的加速度为a,此时物体受到的空气阻力为mg-ma
D.若测得物体下落t时间,通过的位移为y,则该过程的平均速度一定为$\frac{y}{t}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:选择题

10.A、B、C为三个相同的金属小球,A、B带等量的同种电荷,作用力为F,C不带电,让C先与A接触后再与B接触,然后移开,则A、B间的作用力是(  )
A.斥力,$\frac{3F}{8}$B.斥力,$\frac{F}{8}$C.0D.引力,$\frac{F}{4}$

查看答案和解析>>

同步练习册答案