题目内容

质量为m的小物块,用轻弹簧固定在斜面体上,斜面的倾角为,轻弹簧的劲度系数为k,如图所示.整个装置放在电梯内.

(1)若斜面光滑,电梯静止时弹簧的伸长量为x.如果电梯竖直向上做匀加速直线运动,弹簧的伸长量为2 x.求电梯竖直向上加速运动时的加速度.

(2)若斜面不光滑,斜面与物块之间的动摩擦因数为,弹簧的伸长量也为2 x,求此时电梯上升加速度的最大值.(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)

(1)小物块的受力情况如图(1)所示。

由胡克定律得:                ①     (1分)

重力沿斜面的下滑力     ②      (1分)

沿斜面方向有:         ③      (2分)

解得:           ④    (2分)

若电梯竖直向上做匀加速直线运动,小物块受力情况如图(2)所示,受重力 mg,斜面的支持力N2以及弹簧的弹力T2.其中F2为N2与T2合力.

               ⑤    (1分)

            ⑥    (1分)

由牛顿第二定律得:       ⑦    (2分)    

联立④⑤⑥⑦解得:                     (1分)

(结果为不扣分)(其它方法参照给分)

(2)若斜面不光滑,小物块的受力分析如图(3)所示,受重力mg,斜面的支持力N3和摩擦力f,弹簧的弹力,大小仍为T2.

水平方向上:          ⑧ (1分)

竖直方向上: ⑨(1分)

加速度最大时,摩擦力为最大静摩擦力,即  ⑩      

联立④⑤⑧⑨⑩解得        (1分)


解析:

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