如图所示,在小车的倾角为30°的光滑斜面上,用劲度系数k=500N/m的弹簧连接一质量为m=1kg的物体.(1)当

2022-08-05 教育 45阅读
(1)对小滑块受力分析,受重力、支持力和拉力,如图

加速度水平向右,故合力水平向右,将各个力和加速度都沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解,由牛顿第二定律,得到
F-mg?sin30°=ma?cos30°
mg?cos30°-FN=ma?sin30°
解得
F=mg?sin30°+ma?cos30°=6.5N
根据胡克定律,有
F=kx
代入数据得到
x=0.013m=1.3cm
即此时当小车以
3
m/s2
的加速度运动时,弹簧伸长的长度为1.3cm.
(2)小滑块对斜面体没有压力,则斜面体对小滑块也没有支持力,小滑块受到重力和拉力,物体的加速度水平向右,故合力水平向右,运用平行四边形定则,如图

由几何关系得到
F=
mg
tan30°
=
1×10
3
3
=10
3
N
根据牛顿第二定律,得到
a=
F
m
=10
3
m/s2
即若使物体m对斜面无压力,小车加速度必须为10
3
m/s2
(3)弹簧保持原长,弹力为零,小滑块受到重力和支持力,物体沿水平方向运动,加速度水平向左,合力水平向左,运用平行四边形定则,如图

根据几何关系,有
F=mg?tan30°
根据牛顿第二定律,有
F=ma
故a=g?tan30°=
10
3
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