如图,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计,盘内放一个物体P处于静止。P的质量为12kg,弹簧的劲度系数k=800N/m。现给P施加一个竖直向上的力F,使
题型:不详难度:来源:
如图,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可以不计,盘内放一个物体P处于静止。P的质量为12kg,弹簧的劲度系数k=800N/m。现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速运动。已知在前0.2s内F是变化的,在0.2s以后F是恒力,则F的最小值是多少,最大值是多少? |
答案
F最大值N=0时,F= 210(N) F的最小值为N′最大时,Fmin=90(N) |
解析
【错解分析】错解:F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N) 错解原因是对题所叙述的过程不理解。把平衡时的关系G=F+N,不自觉的贯穿在解题中。 【正解】解题的关键是要理解0.2s前F是变力,0.2s后F的恒力的隐含条件。即在0.2s前物体受力和0.2s以后受力有较大的变化。 以物体P为研究对象。物体P静止时受重力G、称盘给的支持力N。 因为物体静止,∑F=0 N=G=0 ① N=kx0 ② 设物体向上匀加速运动加速度为a。 此时物体P受力如图1受重力G,拉力F和支持力N′
据牛顿第二定律有 F+N′-G=ma ③ 当0.2s后物体所受拉力F为恒力,即为P与盘脱离,即弹簧无形变,由0~0.2s内物体的位移为x0。物体由静止开始运动,则
将式①,②中解得的x0=0.15m代入式③解得a=7.5m/s2 F的最小值由式③可以看出即为N′最大时,即初始时刻N′=N=kx。 代入式③得 Fmin=ma+mg-kx0 =12×(7.5+10)-800×0.15 =90(N) F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N) 【点评】本题若称盘质量不可忽略,在分析中应注意P物体与称盘分离时,弹簧的形变不为0,P物体的位移就不等于x0,而应等于x0-x(其中x即称盘对弹簧的压缩量)。 |
举一反三
如图物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外力F由零逐渐增加的过程中,物体始终保持静止,物体所受摩擦力怎样变化? |
如图,用绳AC和BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60°,AC绳能承受的最大的拉力为150N,而BC绳能承受的最大的拉力为100N,求物体最大重力不能超过多少? |
如图所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O.现给球一初速度,使球和杆一起绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示球到达最高点时杆对小球的作用力,则F ( )
A.一定是拉力 | B.一定是推力 | C.一定定于0 | D.可能是拉力,可能是推力,可能等于0 |
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如图,m和M保持相对静止,一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑,则M和m间的摩擦力大小是多少? |
如图质量为M,倾角为α的楔形物A放在水平地面上。质量为m的B物体从楔形物的光滑斜面上由静止释放,在B物体加速下滑过程中,A物体保持静止。地面受到的压力多大? |
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