题目内容


如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,另一自由端恰好与水平线AB平齐,静止放于倾角为60°的光滑斜面上。一长为L=10cm的轻质细绳一端固定在O点,另一端系一质量为m=1 kg的小球,将细绳拉至水平,使小球在位置C由静止释放,小球到达最低点D时,细绳刚好被拉断。之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将劲度系数为k=100N/m的弹簧压缩,已知弹簧的弹性势能EP与弹簧的劲度系数k及弹簧的形变量x的关系式为g=10 m/s2,求:

(1) 当弹簧的形变量为x=9cm时小球的加速度大小;

(2) D点到水平线AB的高度h

(3) 在小球的运动过程中,小球的动能最大值。


(1)当弹簧的形变量为x=9cm时,对小球受力分析,根据牛顿第二定律有      .......(2分)

  代入数值可得小球的加速度 .......(1分)

(2)小球有水平面摆到竖直位置过程

.......(2分)

绳子断了之后,小球作平抛运动,到达斜面时的速度刚好与斜面相切

.......(2分)

竖直方向的速度.......(2分)

联立解得D点到水平线AB的高度h=0.30m.......(1分)

(3)小球在运动中在斜面上且所受力为零时动能最大

.......(2分)

   可解得       .......(1分)

小球由水平位置运动到加速度为零的过程中

.......(2分)

代入数值联立可得,小球动能的最大值为.......(2分)


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