分析 (1)以m為研究的對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行受力分析,結(jié)合牛頓第二定律即可求出加速度;
(2)以m為研究的對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行受力分析,結(jié)合胡克定律,即可寫(xiě)出彈簧的彈力隨位移變化的關(guān)系,最后作圖;
(3)以整體為研究的對(duì)象,向求出M對(duì)地面的壓力為0時(shí),彈簧的長(zhǎng)度,然后結(jié)合功能關(guān)系,即可求解.
解答 解:(1)用豎直向下的大小為F的恒力壓在物塊m上時(shí),m受到重力、彈力和壓力的作用處于平衡狀態(tài),所以彈簧的彈力:F1=F+mg
撤去壓力的瞬間,彈簧的彈力來(lái)不及變化,所以m的加速度:$a=\frac{{F}_{1}-mg}{m}=\frac{F+mg-mg}{m}=\frac{F}{m}$;
(2)若施加的壓力為0時(shí),則m受到重力和彈簧的彈力的作用,則:F0=mg
隨壓力的增大,彈簧的彈力逐漸增大,F(xiàn)′=F+mg
由胡克定律:F1=k△x
可知,當(dāng)壓力為0時(shí),彈簧的壓縮量:${x}_{0}=\frac{{F}_{0}}{k}=\frac{mg}{k}$
當(dāng)壓力是F時(shí),F(xiàn)1=F+mg
又彈簧的形變量△x與m的位移s關(guān)系為:△x=x0+s
所以,物塊m下移過(guò)程中彈簧彈力與其位移關(guān)系:F1=k(x0+s)=mg+ks
的圖象如圖.
(3)要使下面的物塊M不脫離地面,m受到的壓力是F,彈簧的壓縮量:$△{x}_{1}=\frac{{F}_{1}}{k}=\frac{F+mg}{k}$
此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能:${E}_{P1}=\frac{1}{2}k△{x}_{1}^{2}=\frac{1}{2}k×(\frac{F+mg}{k})^{2}$=$\frac{(F+mg)^{2}}{2k}$
以M為研究的對(duì)象,當(dāng)M剛剛要離開(kāi)地面時(shí),M受到彈簧的拉力和重力的作用,所以此時(shí):F2=Mg,則彈簧的伸長(zhǎng)量:$△{x}_{2}=\frac{{F}_{2}}{k}=\frac{Mg}{k}$
則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能:${E}_{P2}=\frac{1}{2}k△{x}_{2}^{2}=\frac{1}{2}×k×\frac{{M}^{2}{g}^{2}}{{k}^{2}}=\frac{{M}^{2}{g}^{2}}{2k}$
m上升的過(guò)程中,重力勢(shì)能的增加量:△EP=mg(△x1+△x2)
彈簧上升的過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為m的重力勢(shì)能,即:EP1-EP2=△EP
聯(lián)立以上方程解得:F=(M+m)g
答:(1)物塊m在最低點(diǎn)時(shí)的加速度是$\frac{F}{m}$;(2)如圖;(3)要使下面的物塊M不脫離地面,F(xiàn)的大小不能超過(guò)(M+m)g.
點(diǎn)評(píng) 本題將含有彈簧的平衡問(wèn)題與功能關(guān)系結(jié)合振子一起,關(guān)鍵是分析兩個(gè)狀態(tài)彈簧的狀態(tài)和彈力,再由幾何關(guān)系研究A上升距離與彈簧形變量的關(guān)系.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | mg | B. | mgtgθ | C. | $\frac{mg}{cosθ}$ | D. | mgcosθ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 動(dòng)量守恒,動(dòng)能守恒 | B. | 動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒 | ||
C. | 動(dòng)量不守恒,動(dòng)能守恒 | D. | 動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 有感應(yīng)電流 | B. | 沒(méi)有感應(yīng)電流 | ||
C. | 可能有也可能沒(méi)有感應(yīng)電流 | D. | 條件不足,無(wú)法確定 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 它們的角速度相等ωA=ωB | B. | 它們的線(xiàn)速度υA>υB | ||
C. | 它們的向心加速度相等 | D. | A球的向心力小于B球的向心力 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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