题目内容
质量为m的小物块,用轻弹簧固定在斜面体上,斜面的倾角为
,轻弹簧的劲度系数为k,如图所示.整个装置放在电梯内.
(1)若斜面光滑,电梯静止时弹簧的伸长量为x.如果电梯竖直向上做匀加速直线运动,弹簧的伸长量为2 x.求电梯竖直向上加速运动时的加速度.
(2)若斜面不光滑,斜面与物块之间的动摩擦因数为
,弹簧的伸长量也为2 x,求此时电梯上升加速度的最大值.(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)
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【答案】
(1)小物块的受力情况如图(1)所示。
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由胡克定律得:
① (1分)
重力沿斜面的下滑力
②
(1分)
沿斜面方向有:
③ (2分)
解得:
④ (2分)
若电梯竖直向上做匀加速直线运动,小物块受力情况如图(2)所示,受重力 mg,斜面的支持力N2以及弹簧的弹力T2.其中F2为N2与T2合力.
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⑤ (1分)
⑥ (1分)
由牛顿第二定律得:
⑦ (2分)
联立④⑤⑥⑦解得:
(1分)
(结果为
不扣分)(其它方法参照给分)
(2)若斜面不光滑,小物块的受力分析如图(3)所示,受重力mg,斜面的支持力N3和摩擦力f,弹簧的弹力,大小仍为T2.
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水平方向上:
⑧ (1分)
竖直方向上:
⑨(1分)
加速度最大时,摩擦力为最大静摩擦力,即
⑩
联立④⑤⑧⑨⑩解得
(1分)
【解析】略
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