摘要:(2013高考安徽理综第24题)如图所示.质量为M\倾角为α的斜面体放在粗糙的水平地面上.底部与地面的动摩擦因数为μ.斜面顶端与劲度系数为k.自然长度为L的轻质弹簧相连.弹簧的另一端连接着质量为m的物块.压缩弹簧使其长度为3L/4时将物块由静止开始释放.且物块在以后的运动中.斜面体始终处于静止状态.重力加速度为g. (1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度, (2)选物块的平衡位置为坐标原点.沿斜面向下为正方向建立坐标轴.用x表示物块相对于平衡位置的位移.证明物块做简谐运动, (3)求弹簧的最大伸长量, (4)为使斜面始终处于静止状态.动摩擦因数μ应满足什么条件(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力)? [ 解析] (1) 设物块在斜面上平衡时,弹簧伸长量为△L,有 mgsinα-k△L=0, 得:△L=, 此时弹簧的长度为L+△L=L+.. (2)当物块位移为x时.弹簧伸长量为x+△L.物块所受合力为 F合=mgsinα-k(x+△L) 联立以上各式解得F合=-kx. 可知物块做简谐运动. (3)物块做简谐振动的振幅为, 由对称性可知,最大伸长量为, (4)设物块位移x为正.则斜面体受力情况如图所示.由于斜面平衡.所以有: 水平方向:f+FN1sinα-Fcosα=0. 竖直方向:FN2-Mg-FN1cosα-F sinα=0. 又F=k(x+△L).FN1=mgcosα. 联立解得:f=kxcosα.FN2=Mg+mg+kxsinα. 为使斜面体始终处于静止.结合牛顿第三定律.应有│f │≤μFN2.所以: μ≥=. 当x=-A时上式右端达到最大值.于是有: μ≥.

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