如图所示,质量为M的长板静置在光滑的水平面上,左侧固定一劲度系数为K且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一根不可伸长的细绳连接

如图所示,质量为M的长板静置在光滑的水平面上,左侧固定一劲度系数为K且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一根不可伸长的细绳连接于墙上(细绳张紧),细绳所能承受的最大拉力为T.让一质量为m、初速为v0的小滑块在长板上无摩擦地对准弹簧水平向左运动.试求:
(1)在什么情况下细绳会被拉断?
(2)细绳被拉断后,长板所能获得的最大加速度多大?
(3)滑块最后离开长板时,相对地面速度恰为零的条件是什么?
asdgasdgio 1年前 已收到1个回答 举报

caslonking 幼苗

共回答了20个问题采纳率:75% 举报

解题思路:(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.

(1)m对弹簧的弹力大于等于细绳的拉力T时细绳将被拉断,有:
T=kx0

1
2mv02≥
1
2kx02②
解①②式得v0≥
T

mk
(2)细绳刚断时小滑块的速度不一定为零,设为v1,由机械能守恒有:

1
2mv02=
1
2mv12+
1
2kx02
∴v1=
v02−
T2
mk③
当滑块和长板的速度相同时,设为v2,弹簧的压缩量x最大,此时长板的加速度a最大,由动量守恒和机械能守恒有
mv1=(M+m)v2

1
2mv02=
1
2(m+M)v22+
1
2kx2⑤
kx=aM⑥
代入③式解④⑤⑥式得a=
1
M

m
m+M(kMv02+T2)
(3)设滑块离开长板时,滑块速度为零,长板速度为v3,由动量守恒和机械能守恒有
mv1=Mv3

点评:
本题考点: 牛顿第二定律.

考点点评: 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.

1年前

9
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.136 s. - webmaster@yulucn.com