如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.若挡板A以加速度a(a<gsinθ)沿斜面向下匀加速运动,问:(1)小球向下运动多少距离时速度最大?(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?

问题描述:

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k的轻质弹簧,弹簧下端连一个质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.若挡板A以加速度a(a<gsinθ)沿斜面向下匀加速运动,问:

(1)小球向下运动多少距离时速度最大?
(2)从开始运动到小球与挡板分离所经历的时间为多少?

(1)球和挡板分离后做加速度减小的加速运动,当加速度为零时,速度最大,此时物体所受合力为零.即 kxm=mgsinθ,解得 xm=mgsinθk.所以速度最大时运动的距离为 mgsinθk.(2)设球与挡板分离时位移为s,经历的时...
答案解析:(1)对球受力分析可知,当球受力平衡时,速度最大,此时弹簧的弹力与物体重力沿斜面的分力相等;(2)从开始运动到小球与挡板分离的过程中,挡板A始终以加速度a匀加速运动,由挡板运动的位移可以求得物体运动的时间.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;力的合成与分解的运用.
知识点:在挡板运动的过程中,挡板对球的支持力的大小是在不断减小的,从而可以使球和挡板一起以恒定的加速度运动,在运动的过程中物体的受力在变化,但是物体的加速度不变,从而可以求得物体运动的位移和运动的时间.