题目内容

【题目】如图所示,斜面倾角为θ一轻质弹簧平行于斜面放置,弹簧一端固定于斜面底部,自然伸长时,另一端位于斜面的O点,O点上方斜面粗糙,下方斜面光滑.质量为m的物体(可视为质点)P点由静止释放沿斜面滑下,压缩弹簧后被弹回,上滑至OP中点时速度为零.已知该过程中OP两点间距离为x,当弹簧的压缩量为时,物体的速度达到最大。

(1)求弹簧的劲度系数k

(2)物体从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,其加速度a大小和速度v大小如何变化?(只需定性说明结论,不需要进行分析)

(3)求物体与OP段斜面之间的动摩擦因素μ

【答案】(1) (2) a先减小后增大,v先增大后减小 (3)

【解析】(1)由题意知弹簧的压缩量为时,物体的速度达到最大此时加速度等于零,所以物体受力平衡由平衡可得;

(2)由于O点下方没有摩擦力,所以刚接触弹簧时合力是向下的,加速度也向下,即向下做加速运动,速度增大,随着弹簧被压缩,向下的合力在减小,当向上的弹簧弹力与重力的分力相等时,加速度等于零速度达到最大,此后弹簧弹力大于重力的分力,物体向下做减速运动并且随着弹簧的压缩,加速度向上并且在增大。所以

a先减小后增大

v先增大后减小

(3)对第一次下滑和上滑全程运用动能定理:

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