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如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,静止斜靠在光滑斜面上,另一自由端...

如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧一端固定,静止斜靠在光滑斜面上,另一自由端恰好与水平线AB齐平,一长为L的轻质细线一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球,将细线拉至水平,此时小球在位置C,由静止释放小球,小球到达最低点D时,细绳刚好被拉断,D点到AB的距离为h,之后小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩,弹簧的最大压缩量为x,求:
(1)细绳所能承受的最大拉力;     
(2)斜面的倾角θ;
(3)弹簧所获得的最大弹性势能.

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(1)C到D过程,小球的机械能守恒,可求出小球到D点时的速度,此时细绳受到的拉力达到最大,由牛顿第二定律求出最大拉力. (2)细绳在D点被拉断后小球做平抛运动,由题意,小球在运动过程中恰好沿斜面方向将弹簧压缩,速度沿斜面向下方向.由平抛运动知识求出小球到达D时竖直方向的分速度,由tan求出斜面的倾角. (3)当弹簧的压缩量最大时弹簧所获得的最大弹性势能,根据系统的机械能守恒求解. 【解析】 (1)C到D过程,小球的机械能守恒,则有    mgL= D点:T-mg=m 联立解得,T=3mg, (2)细绳在D点被拉断后小球做平抛运动,则 小球到达D时竖直方向的分速度为 vy= 故tan=,则θ=arctan (3)当弹簧的压缩量最大时弹簧所获得的最大弹性势能,根据系统的机械能守恒得 △E弹=mg(L+h+xsinθ)=mg(L+h+x) 答: (1)细绳所能承受的最大拉力是3mg; (2)斜面的倾角θ是θ是arctan; (3)弹簧所获得的最大弹性势能为mg(L+h+x).
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考点分析:
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求:(1)恒力F的大小;
(2)斜面的倾角α;
(3)t=2.1s时的瞬时速度v的大小.
t(s)0.00.20.42.42.6
v(m/s)0.00.40.82.01.0


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(2)飞船到该星球表面的距离.(结果保留2位有效数字)
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(1)已知打点计时器使用的交变电流的频率为50Hz,结合图乙给出的数据(单位:cm),求出木块运动加速度的大小为______m/s2,并求出纸带中P点瞬时速度大小为______m/s(计算结果均保留2位有效数字).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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