题目内容
17.(1)物块B释放瞬间的加速度;
(2)物块B下落过程中的最大速度.
分析 (1)对B进行受力分析,然后由牛顿第二定律可以求出加速度a.
(2)A与B连在一起,当A的速度达到最大时,绳子的拉力与A的重力沿斜面向下的分力以及弹簧拉力的和相等时A的速度最大,由A的受力情况求出弹簧的形变量.由A、B及弹簧组成的系统机械能守恒求出B的最大速度.
解答 解:(1)未挂物块B时,对A受力分析得:kx1=mgsinθ
所以有:x1=$\frac{mg}{2k}$
弹簧处于压缩状态,挂上B瞬间,A刚开始运动,弹簧的弹力此瞬间仍为:kx1=$\frac{1}{2}$mg.
根据牛顿第二定律,以A为研究对象,得:T+kx1-mgsinθ=ma
以B为研究对象,得:mg-T=ma
联立解得:a=0.5g
(2)A、B的速度最大时A、B受到合力为零,此时对A有:T′-kx2-mgsinθ=0
对B有:mg-T′=0
可得:x2=$\frac{mg}{2k}$
即伸长了x2=$\frac{mg}{2k}$
A开始运动直到达到最大速度的过程中,A、B及弹簧组成的系统机械能守恒,因为过程的初末状态弹簧的形变量大小相等,所以弹簧的弹性势能相同.
A运动位移为:L=x1+x2=$\frac{mg}{k}$
由系统的机械能守恒得:mgL-mgLsinθ=$\frac{1}{2}×2m{v}_{m}^{2}$
解得:vm=$\sqrt{\frac{m{g}^{2}}{2k}}$
答:(1)物块B释放瞬间的加速度是0.5g;
(2)物块B下落过程中的最大速度是$\sqrt{\frac{m{g}^{2}}{2k}}$;
点评 本题是牛顿第二定律及机械能守恒定律的综合应用,关键要分析清楚物体的运动过程,选择研究对象,采用隔离法和整体法相结合方法研究加速度.根据系统的机械能守恒定律研究物体的最大速度.
| A. | 物体在第4 s末速度为零 | B. | 物体在第8 s末离出发点最远 | ||
| C. | 物体在第4 s末速度方向发生改变 | D. | 物体在0~2 s内做匀加速直线运动 |
| A. | 地球的质量 | |
| B. | 月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 | |
| C. | 中国第一颗人造卫星绕地球运动的周期 | |
| D. | 月球表面的重力加速度 |
| A. | 克服电场力做功时,电荷的电势能减少 | |
| B. | 沿着电场线的方向,电势能逐渐减小 | |
| C. | 沿着电场线的方向,电势逐渐降低 | |
| D. | 电场中场强越大的地方,电势也越高 |