题目内容

2.如图所示,水平桌面上的轻质弹簧左端固定,右端与静止在O点的小物块接触而不连接,此时弹簧无形变.现对物块施加大小恒为F、方向水平向左的推力,当物块向左运动到A 点时撤去该推力,物块继续向左运动,最终物块运动到B 点静止.已知物块质量为m,与桌面间的动摩擦因数为μ,OA=l1,OB=l2,已知弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g.求:

(1)物块在O 点刚开始运动时的加速度大小a;
(2)物体速度最大时与O点的距离x;
(3)在物块运动的整个过程中,物体克服弹力做的功.

分析 (1)分析物块的受力情况,根据牛顿第二定律求出物块在O点刚开始运动时的加速度大小;
(2)当物体的加速度为零,即合力等于零时,物体速度最大,由平衡条件和胡克定律结合求x.
(3)在物块运动的整个过程中,运用动能定理可求得物体克服弹力做的功.

解答 解:(1)物块在O 点刚开始运动时,由牛顿第二定律得:
   F-μmg=ma
得 $a=\frac{F}{m}-μg$
(2)物体加速度为0时速度最大,此时有 F=kx+μmg
可得 $x=\frac{F-μmg}{k}$
若x<l1,则物体到O点的距离为x;若x≥l1,则物体到O点的距离为l1.
(3)对整个过程,运用动能定理得:
   Fl1-μmg(l1+l2)-W=0
解得物体克服弹力做的功 W=Fl1-μmg(l1+l2)
答:
(1)物块在O 点刚开始运动时的加速度大小a是$\frac{F}{m}$-μg;
(2)物体速度最大时与O点的距离x为$\frac{F-μmg}{k}$;
(3)在物块运动的整个过程中,物体克服弹力做的功为Fl1-μmg(l1+l2).

点评 解决本题的关键要正确分析物体的受力情况,判断出其运动情况,知道速度最大的条件是合力为零,加速度为零.

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