Question

如圖所示，質(zhì)量為M的光滑長木板靜止在光滑水平地面上，左端固定一勁度系數(shù)為k的水平輕質(zhì)彈簧，右側(cè)用一不可伸長的細(xì)繩連接于豎直墻上，細(xì)繩所能承受的最大拉力為F_T，使一質(zhì)量為m、初速度為v₀的小物體，在木板上無摩擦地向左滑動而后壓縮彈簧，細(xì)繩被拉斷，不計細(xì)繩被拉斷時的能量損失．彈簧的彈性勢能表達(dá)式為E_p=kx²（k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）．

（1）要使細(xì)繩被拉斷，v_o應(yīng)滿足怎樣的條件？

（2）若小物體最后離開長木板時相對地面速度恰好為零，請在坐標(biāo)系中定性畫出從小物體接觸彈簧到與彈簧分離的過程小物體的v—t圖像；

（3）若長木板在細(xì)繩拉斷后被加速的過程中，所能獲得的最大加速度為a_M，求此時小物體的速度．

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）

（3）

【解析】

試題分析：：（1）設(shè)細(xì)繩剛被拉斷時彈簧的壓縮量為x₁，此時有 kx₁=F_T，為使彈簧壓縮達(dá)到x₁，對小物塊要求是，由此得到，細(xì)繩被拉斷的條件是：

（2）圖象如圖；

（3）當(dāng)彈簧壓縮至最短時，滑塊有向左的最大加速度a_m，此時，設(shè)彈簧壓縮量為x₂，小物體和滑塊具有相同的速度v；根據(jù)牛頓第二定律，有kx₂=Ma_M；從小物體接觸彈簧到壓縮到最短，小物體、滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有

解得

考點：機(jī)械能守恒定律；牛頓第二定律．