题目内容

【题目】倾角为37°的光滑斜面上固定一个槽,劲度系数k=20N/m,原长l0=0.6m的轻弹簧下端与轻杆相连,开始时杆在槽外的长度l=0.3m,且杆可在槽内移动,杆与槽间的滑动摩擦力大小F1=6N,杆与槽之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,质量m=1kg的小车从距弹簧上端L=0.6m处由静止释放沿斜面向下运动.已知弹性势能Ep= kx2 , 式中x为弹簧的形变量,g=10m/s2 , sin37°=0.6,关于小车和杆的运动情况,下列说法正确的是(  )

A.小车先做匀加速运动,然后做加速度逐渐减小的变加速运动,最后做匀速直线运动
B.小车先做匀加速运动,后做加速度逐渐减小的变加速运动
C.杆刚要滑动时小车已通过的位移为0.9m
D.杆从开始运动到完全进入槽内所用时间为0.1s

【答案】A,C
【解析】解:AB、一开始小车受恒力向下做匀加速运动,后来接触到弹簧,合力逐渐变小,做加速度逐渐变小的变加速运动,最后受到弹簧轻杆的力和重力沿斜面向下的分力平衡,于是做匀速直线运动,A符合题意,B不符合题意;

C、当弹簧和杆整体受到的力等于静摩擦力的时候,轻杆开始滑动,此时由平衡得:弹簧压缩量有公式Ff=k△x解得:△x=0.3,

所以杆刚要滑动时小车已通过的位移为 x=△x+L=0.3+0.6m=0.9m,C符合题意;

D、当弹簧的压缩量为0.3m的时候,弹簧的弹力和小车在斜面上的分力相等,此时整个系统开始做匀速运动设此速度为v

从小车开始运动到做匀速运动,有能量守恒得:mg(L+△x)sinθ= mv2+ k△x2

代入数据求得:v=3m/s

所以杆从开始运动到完全进入槽内,若一直是匀速运动,则所用时间为:t= = s=0.1s,但实际上杆不是一直做匀速直线运动,因此所用时间不可能为0.1s,D不符合题意;

故答案为:AC

以小车为研究对象,对小车进行受力分析。根据牛顿第二运动定律,判断小车的运动情况,结合能量守恒定律,列式求解。

练习册系列答案
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【题目】在“验证牛顿第二定律”的实验中,采用如图1所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,砂和砂桶的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出.

(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电.改变砂桶中砂子的多少,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是
A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(3)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,利用图2给出的数据可求出小车运动的加速度a=m/s2 . (结果保留三位有效数字)

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