早教吧作业答案频道 -->其他-->
(2014•南宁三模)如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左端固定一劲度系数为k且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上,细绳子能承受的最大拉力
题目详情
(2014•南宁三模)如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左端固定一劲度系数为k且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上,细绳子能承受的最大拉力为FT,使一质量为m、初速度为V0的小物体,在滑块上无摩擦地向左滑动而后压缩弹簧,弹簧的弹性势能表达式为EP=
kx2(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量).
(1)要使细绳被拉断,初速度V0应满足什么条件?
(2)长滑块在细绳被拉断后,所获得的最大加速度为多大?
(3)小物体最后离开滑块时,相对地面速度恰好为零的条件是什么?
1 |
2 |
(1)要使细绳被拉断,初速度V0应满足什么条件?
(2)长滑块在细绳被拉断后,所获得的最大加速度为多大?
(3)小物体最后离开滑块时,相对地面速度恰好为零的条件是什么?
▼优质解答
答案和解析
(1)设弹簧压缩量为x1时,绳被拉断,即
kx1=FT ①
压缩弹簧过程动能转化为弹性势能,依题意有
k
<
m
②
联立解得:v0>
③
(2)设绳被拉断瞬时,小物体的速度为V1,有
k
+
m
=
m
④
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:
k
+
(M+m)
=
k
+
m
⑥
由牛顿第二定律得:kx2=Mam ⑦
联立①④⑤⑥⑦解得:am=
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
Mv2=
k
+
m
⑩
联立①④⑨⑩解得:m−M=
(11)
由于
>0,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=
.
答:(1)要使细绳被拉断,初速度V0应满足v0>
的条件;
(2)长滑块在细绳被拉断后,所获得的最大加速度为
;
(3)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=
.
kx1=FT ①
压缩弹簧过程动能转化为弹性势能,依题意有
1 |
2 |
x | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 0 |
联立解得:v0>
FT | ||
|
(2)设绳被拉断瞬时,小物体的速度为V1,有
1 |
2 |
x | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 0 |
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:
1 |
2 |
x | 2 2 |
1 |
2 |
v | 2 2 |
1 |
2 |
x | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
由牛顿第二定律得:kx2=Mam ⑦
联立①④⑤⑥⑦解得:am=
1 |
M |
|
(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
1 |
2 |
1 |
2 |
x | 2 1 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
联立①④⑨⑩解得:m−M=
| ||
k
|
由于
v | 2 0 |
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=
| ||
k
|
答:(1)要使细绳被拉断,初速度V0应满足v0>
FT | ||
|
(2)长滑块在细绳被拉断后,所获得的最大加速度为
1 |
M |
|
(3)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=
| ||
k
|
看了(2014•南宁三模)如图所示...的网友还看了以下:
成年人的足长与身高的比大约是1:7.某小区发生了一起盗窃事件,在犯罪现场留下了一个长24厘米的足印 2020-06-20 …
如图,某小区准备在一直角围墙ABC内的空地上植造一块“绿地△ABD”,其中AB长为定值,BD可长根 2020-06-27 …
无定义的端点可以是可去间断点吗,改变它的定义可以使它变成连续的吗,比如同济版高等数学64页第一题我 2020-07-30 …
英语翻译翻译:1.通过认真调查这个案子,警察已经排除了他被谋杀的可能性(ruleout)2.为了满 2020-07-31 …
求一种人工化合物有没有什么人工化合物,本身无毒对人体无害,但常温常压下不够稳定,经过一段时间(可长可 2020-11-20 …
1.学校拿出一定的钱购买足球和跳绳.如果只买足球可以买30个,如果只买跳绳可以买540根.已知每个足 2020-11-22 …
宾语补足语可以是不定式后面的不定式的宾语吗?如果不行不定式的宾语做什么语?宾语补足语可以是不定式加后 2020-12-09 …
某长方形足球场周长为350m,长和宽的比为3:2,则长为m.国际比赛的足球场的长可以是在100m到1 2020-12-09 …
某地长途汽车客运公司规定旅客可随身携带一定重量的行李,如果超过规定,则需要购买行李票,经调查,旅客携 2020-12-14 …
2000年贷款增加13347亿元,2003年新增贷款29968亿元,三年内金融机构贷款余额增加了60 2020-12-20 …