题目内容
一根弹性细绳原长为l,劲度系数为k,将其一端穿过一个光滑小孔O(其在水平地面上的投影点为O'),系在一个质量为m的滑块A上,A放在水平地面上。小孔O离绳固定端的竖直距离为l,离水平地面高度为h(h<
),滑块A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的μ倍。问: ![]()
(1)当滑块与O'点距离为r时,弹性细绳对滑块A的拉力为多大?
(2)滑块处于怎样的区域内时可以保持静止状态?
(1)
;(2)滑块可以静止在以O′为圆心,
为半径的圆域内的任意位置.
解析试题分析:(1)从几何关系看出:弹性细绳的伸长量为![]()
弹性细绳对滑块A的拉力为![]()
(2)设A静止时离O′的距离为r,此位置处A将受到四个力的作用如图:对FT正交分解,由于处于平衡状态所以有:![]()
竖直方向:FN+FTsinθ=mg,
水平方向:FTcosθ=Ff
而
,Ffmax=μFN;所以有:
,
,
其中
,即
;这表明,滑块可以静止在以O′为圆心,
为半径的圆域内的任意位置.
考点:物体的平衡;胡克定律的应用。
如图所示,在光滑的水平细杆上套着一个小球,弹簧的一端固定,另一端连接在小球上,小球在弹簧弹力的作用下沿细杆滑动(弹簧的形变始终在弹性限度内)。已知弹簧的劲度系数为k,则当弹簧对小球的拉力大小为F时,弹簧的伸长量为 ( )![]()
| A. | B. | C.kF | D.kF2 |
某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
| | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
| x0 (cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
| x(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
| n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
| 1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象;
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= ③ N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k= ④ N/m.