题目内容
(19分)如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上,一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在固定挡板C上,另一端连接一质量为m的物体A,—轻细绳通过定滑轮,一端系在物体A上,另一端有一细绳套,细绳与斜面 平行,物体A处于静止状态。现在细绳套上轻轻挂上一 个质量也为m的物体B,A将在斜面上做简谐运动。试求:
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(1)物体A的振幅;
(2)物体A的最大速度值;
(3)物体B下降到最低点时,细绳对物体B的拉力值。
(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
试题分析:⑴未挂物体B时,设弹簧压缩量为
,对于物体A由平衡条件有:
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解得:![]()
挂上B,整体平衡时,设弹簧伸长量为
,由平衡条件有:
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振幅为![]()
(2)因
与
相等,故在此过程中弹簧弹性势能改变量![]()
设最大速度为
,对于A、B及弹簧组成的系统由机械能守恒定律得
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将
、
代入得 ![]()
(3)A运动到最高点时弹簧的伸长量
设此时细绳对B的拉力为![]()
A在最高点时,由牛顿第二定律
B在最低点时,由牛顿第二定律
联立解得![]()
考点:本题考查了物体受力平衡、牛顿运动定律、机械能守恒定律。
(19 分)如图所示,正方形单匝均匀线框abcd,边长L=0.4m,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω。 一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘物体P,物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上,斜面倾角θ=30°,斜面上方的细线与斜面平行。在正方形线框正下方有一有界的勻强磁场,上边界I和下边界II都水平, 两边界之间距离也是L=0.4m。磁场方向水平,垂直纸面向里,磁感应强度大小B=0.5T。 现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=0.9m的位置由静止释放,且线框在运动过程中始终与磁场垂直,cd边始终保持水平,物体P始终在斜面上运动,线框刚好能 以v =3m/S的速度进入勻强磁场并匀速通过匀强磁场区域。释放前细线绷紧,重力加速度 g=10m/s2,不计空气阻力。
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(1)线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中,c、d间的电压是多大?
(2)线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大?
(3)在cd边刚进入磁场时,给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域,在此过程中,力F做功W=0.23J,求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少?