题目内容
【题目】如图甲所示,水平面上固定一个倾角为θ的光滑足够长斜面,斜面顶端有一光滑的轻质定滑轮,跨过定滑轮的轻细绳两端分别连接物块A和B(可看作质点),开始A、B离水平地面的高度H=0.5m,A的质量m0=0.8kg.当B的质量m连续变化时,可以得到A的加速度变化图线如乙图所示,图中虚线为渐近线,设加速度沿斜面向上的方向为正方向,不计空气阻力,重力加速度为g取10m/s2 . 求:
(1)斜面的倾角θ;
(2)图乙中a0值;
(3)若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后,A上升离水平地面的最大高度(设B着地后不反弹).
【答案】
(1)解:由题当m=0.4kg时,a=0,设绳子的拉力为F,
所以对B:F=mg
对A:m0gsinθ=F
代入数据解得 θ=30°
答:斜面的倾角是30°;
(2)【解答】解:当B物体的质量为任意值m时,对B进行受力分析得:mg﹣F=ma
对A进行受力分析得:F﹣m0gsinθ=m0a
联立得:
可知当m→∞时,a0=g
答:图乙中a0值是重力加速度g;
(3)解:若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后AB的加速度大小:
B着地时的速度:
接着A作匀减速直线运动,到速度为零时到达最高点,
由机械能守恒得上升的高度
代入数据得: m
A距离水平面最大高度hm=H+Hsin30°+h1
代入数据得:hm=0.95m
答:若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后,A上升离水平地面的最大高度是0.95m.
【解析】根据图象与纵轴交点,结合牛顿第二定律与平衡方程,分别对小球静止在斜面与恰好离开斜面列式,即可求 。
【考点精析】解答此题的关键在于理解牛顿定律与图象的相关知识,掌握牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律,分析出物体的运动规律;对牛顿第二定律的数学表达式F合=ma,F合是力,ma是力的作用效果,特别要注意不能把ma看作是力,以及对机械能守恒及其条件的理解,了解在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变.