题目内容

【题目】如图所示,在倾角为θ的光滑斜劈P的斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块ABC为一垂直固定在斜面上的挡板。AB质量均为m,斜面连同挡板的质量为M,弹簧的劲度系数为k,系统静止于光滑水平面。现开始用一水平恒力F作用于P,(重力加速度为g)下列说法中正确的是(

A.F=0,挡板受到B物块的压力为

B.F较小时A相对于斜面静止,F大于某一数值,A相对于斜面向上滑动

C.若要B离开挡板C,弹簧伸长量需达到

D.且保持两物块与斜劈共同运动,弹簧将保持原长

【答案】AD

【解析】

AF=0时,对物体AB整体受力分析,受重力、斜面的支持力N1和挡板的支持力N2,根据共点力平衡条件,沿平行斜面方向,有N2-2mgsinθ=0,故压力为2mgsinθ,故A错误;
B、用水平力F作用于P时,A具有水平向左的加速度,设加速度大小为a,将加速度分解如图


根据牛顿第二定律得
mgsinθ-kx=macosθ
当加速度a增大时,x减小,即弹簧的压缩量减小,物体A相对斜面开始向上滑行。故只要有力作用在P上,A即向上滑动,故B错误;

C、物体B恰好离开挡板C的临界情况是物体B对挡板无压力,此时,整体向左加速运动,对物体B受力分析,受重力、支持力、弹簧的拉力,如图

根据牛顿第二定律,有
mg-Ncosθ-kxsinθ=0
Nsinθ-kxcosθ=ma
解得:kx=mgsinθ-macosθC错误;
D、若F=M+2mgtanθ且保持两物块与斜劈共同运动,则根据牛顿第二定律,整体加速度为gtanθ
对物体A受力分析,受重力,支持力和弹簧弹力,如图

根据牛顿第二定律,有
mgsinθ-kx=macosθ
解得
kx=0
故弹簧处于原长,故D正确;

练习册系列答案
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【题目】地球同步通信卫星是相对于地面静止的人造卫星.它定点在赤道上空某一确定的高度,与地球自转周期相同.它的轨道是正圆形,称为静止轨道”.在卫星上的不同位置分别安置有小型燃气发动机,可根据需要在某一时刻短时间点燃发动机向某个方向喷出气体,以调整卫星的姿态及轨道.发动机运行的时间相对于卫星的周期来说是很小的,所以这种调整可看作是瞬间完成的.在一堂物理课上老师提出了一个问题:如何把一个原来位于东经90处静止轨道上的地球同步通信卫星转移到90±ΔxΔx≤5)处,要求开动发动机的次数最少.某同学查阅相关资料后给出了一个方案,先让卫星进入椭圆形的漂移轨道,再让其回到静止轨道.图是他给出的方案的示意图,其中正圆形的实线表示静止轨道,椭圆形的虚线为漂移轨道”.请回答:

(1)按他的方案,该卫星将漂向东方还是西方?

(2)按他的方案,该卫星完成这次转移需要至少点燃发动机几次?这几次各是向哪个方向喷出气体?各次点火的时机如何掌握?

(3)若已知地球质量为M=5.98×1024kg,卫星总质量(包括内部的仪器设备及储备的燃料)为m=200kg,万有引力恒量为G = 6.67×10-11 m3 kg-1s-2,要求卫星只在漂移轨道上转一圈,且转移量Δx恰好等于5.点燃发动机过程中消耗的燃料相比卫星总质量很小,可以忽略.

①漂移轨道的远地点比静止轨道高出的数量Δh等于多少?

②卫星从静止轨道转移到漂移轨道需要增加的机械能ΔE等于多少?

(两个质量分别为m1m2的均匀的球体,以相距无穷远为势能零点,则它们的距离为r时的引力势能)

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