题目内容

1.如图,倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,斜面下端有一挡板M,一轻质弹簧的下端固定在挡板M上,在自然长度下,弹簧的上端在P点处,斜面上P点以上的部分为光滑,P点以下的部分与小物块间的动摩擦因数μ=0.5,一质量m=2.0kg的小物块从斜面上的Q点由静止开始下滑,Q点与P点间的距离l=1.0cm,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)小物块第一次运动到P点的速度大小;
(2)小物块与弹簧接触后,弹簧的最大压缩量为x=0.2m,整个过程中弹簧始终在弹性限度内,则弹簧的最大弹性势能是多少?

分析 (1)对从Q到P过程运用动能定理列式求解即可;
(2)对从Q到弹簧压缩量最大的过程,根据功能关系可求弹簧的最大弹性势能.

解答 解:(1)对从Q到P过程,根据动能定理,有:mgsinθ•l=$\frac{1}{2}$mv2
代入数据解得:v=$\sqrt{2glsin5{3}^{0}}$=$\sqrt{2×10×0.01×0.8}$=0.4m/s
(2)对从Q到弹簧压缩量最大的过程,根据功能关系,有:mgsinθ•(x+l)-μmgcosθ•l-EP=0
解得:EP=mgsinθ•(x+l)-μmgcosθ•x=2×10×0.8×(0.01+0.2)-0.5×2×10×0.6×0.2=2.16J
答:(1)物块A第一次运动到P点的速度大小为0.4m/s;
(2)在弹簧压缩过程中弹簧具有的最大弹性势能为2.16J.

点评 本题关键灵活选择过程,多次根据动能定理和功能关系列式求解,注意重力和弹力做功与路径无关,摩擦力做功与路径有关.

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