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如图所示 质量为M=1Kg的长滑块B静止放在光滑的水平地面上 左边固定一劲度系数为K=8N

时间:2019-05-12 01:05:35

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如图所示 质量为M=1Kg的长滑块B静止放在光滑的水平地面上 左边固定一劲度系数为K=8N

问题补充:

如图所示,质量为M=1Kg的长滑块B静止放在光滑的水平地面上,左边固定一劲度系数为K=8N/m且足够长的水平轻质弹簧,右侧有一不可伸长的轻绳连接于竖直墙壁上,细线所能承受的最大拉力为T=4N.现使一质量为m=2Kg,初速度为v0的小物体A,在滑块B上无摩擦地向左运动,而后压缩弹簧.(已知弹簧的弹性势能EP与弹簧的形变量x的关系:,K为弹簧的劲度系数)

(1)小物体A的速度v0满足什么条件,才能使细线被拉断.

(2)若小物体A的初速度,滑块B向左的最大加速度为多大.

(3)若小物体A离开滑块B时相对地面的速度为零,则小滑块的初速度v0为多大?

答案:

解:(1)设弹簧压缩量为x1时,绳被拉断,即

kx1=T①

压缩弹簧过程动能转化为弹性势能,依题意有

? ②

联立解得:? ③

(2)设绳被拉断瞬时,小物体的速度为V1,有

绳断后长滑块加速,小物体减速,当两者速度相等时,弹簧压缩量最大为x2,长滑块有向左的最大加速度am,此过程动量守恒,有:

mv1=(M+m)v2 ⑤

根据机械能守恒,有:

由牛顿第二定律得:kx2=Mam ⑦

联立①④⑤⑥⑦解得:=8m/s2.⑧

(3)要使小物体离开长滑块时相对地面速度为零,即弹簧恢复原长时小物体速度为零,此时长物块速度为v.在绳断开至弹簧恢复原长过程中,动量守恒,能量守恒,故有

Mv=mv1 ⑨

? ⑩

联立①④⑨⑩解得m-M=

由于,必有m>M

所以小物体最后离开滑块时,相对地面速度恰好为零的条件是m>M且满足m-M=.

代入数据解得m/s.

答:(1)小物体A的速度v0满足v0>1m/s,才能使细线被拉断.

(2)滑块B向左的最大加速度为8m/s2.

(3)若小物体A离开滑块B时相对地面的速度为零,则小滑块的初速度v0为.

解析分析:(1)假设绳子不断,当滑块速度减为零时,弹性势能最大,弹力最大,绳子的张力最大,等于弹簧的弹力;然后根据机械能守恒定律和胡克定律列式求解;

(2)当滑块与长木板速度相等时,弹力最大,加速度最大;先求解出断开时滑块速度,然后根据动量守恒和机械能守恒定律列式联立求解出共同速度,得到最大加速度.

(3)滑块与长木板分离后,速度恰好为零,根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式后联立求解即可.

点评:本题关键要分析清楚滑块和滑板的运动规律,能结合机械能守恒定律和动量守恒定律多次列式后联立分析,较难.

如图所示 质量为M=1Kg的长滑块B静止放在光滑的水平地面上 左边固定一劲度系数为K=8N/m且足够长的水平轻质弹簧 右侧有一不可伸长的轻绳连接于竖直墙壁上 细线所能

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