Question

【題目】傾角θ為53°的光滑斜面上固定帶輕桿的槽，勁度系數(shù)k＝120N/m、原長(zhǎng)足夠長(zhǎng)的輕彈簧下端與輕桿相連，開(kāi)始時(shí)桿在槽外的長(zhǎng)度l＝0.8m，且桿可在槽內(nèi)移動(dòng)，桿與槽間的滑動(dòng)摩擦力大小恒為Ff＝8N，桿與槽之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。質(zhì)量m＝1kg的小車(chē)從距彈簧上端l＝0.8m處由靜止釋放沿斜面向下運(yùn)動(dòng)。已知彈簧彈性勢(shì)能為Ep＝kx2，式中x為彈簧的形變量。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧始終處于彈性限度以內(nèi)。g＝10m/s2，sin53°＝0.8。下列說(shuō)法正確的是（　�。�

A.在桿完全進(jìn)入槽內(nèi)之前，小車(chē)先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B.小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到桿完全進(jìn)入槽內(nèi)所用時(shí)間為

C.若桿與槽間的滑動(dòng)摩擦力大小變?yōu)?/span>36N，小車(chē)、彈簧、輕桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能一定不守恒

D.若桿與槽間的滑動(dòng)摩擦力大小變?yōu)?/span>36N，小車(chē)第一次與彈簧作用過(guò)程中輕桿移動(dòng)的距離為0.3m

Answer 1

【答案】AC

【解析】

A． 接觸彈簧前，小車(chē)受恒力向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，后來(lái)接觸到彈簧，隨著彈簧彈力的增大，合力隨之減小，于是小車(chē)做加速度逐漸變小的變加速運(yùn)動(dòng)，到最后受到彈簧輕桿的力和重力沿斜面向下的分力平衡，于是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；

B． 小車(chē)接觸彈簧前的加速度為

a1=gsinθ=8m/s2

所以從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到接觸彈簧，時(shí)間為

可知小車(chē)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到桿完全進(jìn)入槽內(nèi)所用時(shí)間大于，故B錯(cuò)誤；

C． 假設(shè)彈簧壓縮到最短時(shí)，輕桿沒(méi)有位移，則

求得

Δx=0.4m

此時(shí)彈簧彈力為：

F=kΔx=36N

大于最大靜摩擦力，輕桿必定發(fā)生滑動(dòng)，故小車(chē)、彈簧、輕桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能一定不守恒，故C正確；

D． 設(shè)彈簧最大壓縮量為△x′，輕桿最大位移為l′，則

又

兩式聯(lián)立

Δx′=0.3m，l′=0.12m

故D錯(cuò)誤。

故選AC。