题目内容

如图所示,一轻质弹簧的一端固定于倾角为θ的光滑斜面上端,另一端系一质量为m的小球,小球被一垂直于斜面的挡板A 挡住,此时弹簧恰好为自然长度。现使挡板A以恒定加速度a(a<gsinθ)匀加速沿斜面向下运动(斜面足够长),已知弹簧的劲度系数为k。

(1)求小球开始运动时挡板A对小球提供的弹力;

(2)求小球从开始运动到与档板分离弹簧的伸长量;

(3)问小球与档板分离后能否回到出发点?请简述理由。

(1)N=mgsinθ-ma   

(2)△x=( mgsinθ-ma)/k

(3)小球再能回到出发点是不可能的。因为若小球再能回到出发点,则对于整个运动过程来说,由于挡板做负功而机械能减小,这将出现矛盾。


解析:

(1)mgsinθ-N=ma,得N=mgsinθ-ma

(2)分离时弹力N=0,有mgsinθ-F=ma,得F=mgsinθ-ma

△x= F/k=( mgsinθ-ma)/k

(3)小球再能回到出发点是不可能的。因为若小球再能回到出发点,则对于整个运动过程来说,由于挡板做负功而机械能减小,这将出现矛盾。

连接体问题的分离条件是接触力为零,刚分离特征为具有共同的加速度、速度。

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