如图2-30,一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
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如图2-30,一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
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如图2-30,一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最大值是多少?
答案
F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N)
解析
【分析解答】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=kx
0
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2-31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x
0
。物体由静止开始运动,则
将式①,②中解得的x
0
=0.15m代入式③解得a=7.5m/s
2
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
F
min
=ma+mg-kx
0
=12×(7.5+10)-800×0.15
=90(N)
F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N)
举一反三
一盏电灯重为
G
,悬于天花板上A点,在电线O处系一细线OB,使电线OA偏离竖直方向的夹角为β=30
0
,如图所示。现保持β角不变,缓慢调整OB方向至OB线上拉力最小为止,此时OB与水平方向的交角α等于多少?最小拉力是多少?
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如图所示,一个劈形物体P置于固定的光滑斜面Q上,P的上表面光滑且水平,在P上放一个小物体M.现将P由静止释放,则小物体M在碰到斜面之前的运动是( )
A.匀速直线运动
B.初速度为零的匀加速直线运动
C.自由落体运动
D.平抛运动
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物体的运动状态改变了,不可能发生的是( )
A.速率不变
B.速度不变
C.惯性大小随之变化
D.物体未受任何力
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下面的例子可以用惯性定律来解释的是( )
A.站在匀速前进的船上的人向上跳起后仍然落在船上原处
B.沿着任何方向抛出的石子,最后都落在地面上
C.飞机必须在飞到目标正上方之前投弹,才能击中目标
D.人从行驶的车上跳到地面上很容易摔倒
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火车以加速度a在平直轨道上匀加速行驶,一乘客将手伸出窗外,从距地面高h处释放一铁球,铁球落地时与乘客的水平距离为( )
A.0
B.ah2/2
C.ah/g
D.不知火车速度,无法确定
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