题文
如图所示,P是倾角为30°的光滑固定斜面.劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端的固定挡板C上,另一端与质量为m的物块A相连接.细绳的一端系在物体A上,细绳跨过不计质量和摩擦的定滑轮,另一端有一个不计质量的小挂钩.小挂钩不挂任何物体时,物体A处于静止状态,细绳与斜面平行.在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为m的物块B后,物块A沿斜面向上运动.斜面足够长,运动过程中B始终未接触地面.已知重力加速度为g,问:
(1)求物块A刚开始运动时的加速度大小a.
(2)设物块A沿斜面上升通过Q点位置时速度最大,求Q点到出发点的距离x0及最大速度vm.
(3)把物块B的质量变为原来的N倍(N>0.5),小明同学认为,只要N足够大,就可以使物块A沿斜面上滑到Q点时的速度增大到2vm,你认为是否正确?如果正确,请说明理由,如果不正确,请求出A沿斜面上升到Q点位置的速度的范围.
题型:未知 难度:其他题型
答案
解析
(1)设绳的拉力大小为T,分别以A、B为对象用牛顿第二定律,T=ma,mg-T=ma(2)A加速上升阶段,弹簧恢复原长前对A用牛顿第二定律T+kx-mg/2=ma,对B用牛顿第二定律mg-T=ma,消去T得mg/2+kx=2ma,上升过程x减小,a减小,v增大;弹簧变为伸长后同理得mg/2-kx=2ma,上升过程x增大,a减小,v继续增大,当kx=mg/2时a=0,速度达到最大。可见Q点时速度最大,对应的弹力大小恰好是mg/2,弹性势能和初始状态相同。A上升到Q点过程,A、B的位移大小都是
,该过程对A、B和弹簧系统用机械能守恒定律,
,可得vm⑶A上升到Q点过程,仍对该过程用机械能守恒,
,解得
,当
时,有
点评:本题难度中等,处理连接体问题时,抓住整体加速度大小与各部分加速度大小相等,利用牛顿第二定律列公式求解是关键,利用机械能守恒定律求解问题时,要注意初末位置的能量变化
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,P是倾角为30°的光滑固定斜面.....”主要考查你对 [弹力的大小、胡克定律 ]考点的理解。
弹力的大小、胡克定律
弹力的大小:
弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。
(1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律:
(2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。 
①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a.由胡克定律F=kx知:k=F/x
b.由F一x图像知:
判定弹力的有无及其方向的方法:








