题目内容

(8分)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.若挡板A以加速度aagsinθ)沿斜面向下匀加速运动,问:

                              

(1)小球向下运动多少距离时速度最大?

(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?

 

【答案】

(1)xm

(2)t

【解析】(1)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.

kxmmgsinθ,                (2分)

解得xm.                 (1分)

(2)设球与挡板分离时位移为s,经历的时间为t,从开始运动到分离的过程中,m受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力FN,沿斜面向上的挡板支持力F1和弹簧弹力F.

据牛顿第二定律有mgsinθFF1ma,     (1分)

Fkx.        (1分)

随着x的增大,F增大,F1减小,保持a不变,当m与挡板分离时,x增大到等于sF1减小到零,则有:   mgsinθksma,  (1分)

又:           sat2    (1分)

联立解得:mgsinθk·at2ma

t.   (1分)

 

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