Question

如圖所示，在同一豎直平面內(nèi)，一輕質(zhì)彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB齊平，靜止放于光滑斜面上，一長為L的輕質(zhì)細(xì)線一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，將細(xì)線拉至水平，此時(shí)小球在位置C，由靜止釋放小球，小球到達(dá)最低點(diǎn)D時(shí)，細(xì)繩剛好被拉斷，D點(diǎn)到AB的距離為h，之后小球在運(yùn)動(dòng)過程中恰好沿斜面方向?qū)�彈簧壓縮，彈簧的最大壓縮量為x，重力加速度為g.求：

(1)細(xì)繩所能承受的最大拉力；

(2)斜面的傾角θ的正切值；

(3)彈簧所獲得的最大彈性勢(shì)能．

 

Answer 1

【答案】

(1)3mg　(2)　(3)mg(x＋h＋L)

【解析】

試題分析：(1)小球由C到D，機(jī)械能守恒mgL＝mv₁²，

v₁＝

在D點(diǎn)，F－mg＝m，F＝3mg

由牛頓第三定律知，細(xì)繩所能承受的最大拉力為3mg.

(2)小球由D到A做平拋運(yùn)動(dòng)

v_y＝，tanθ＝＝.

(3)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)

v_A²＝v_y²＋v₁²＝2g(h＋L)

在壓縮彈簧的過程中小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒E_p＝mgxsinθ＋mv_A²

所以E_p＝mg(x＋h＋L)．

考點(diǎn)：功能關(guān)系；牛頓第二定律；機(jī)械能守恒定律．

點(diǎn)評(píng)：本題是圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能守恒的綜合，情景簡單，應(yīng)按程序進(jìn)行分析和求解．