如圖2-30，一個(gè)彈簧臺(tái)秤的秤盤質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都可以不計(jì)，盤內(nèi)放一個(gè)物體P處于靜止。P的質(zhì)量為12kg，彈簧的勁度系數(shù)k=800N/m。現(xiàn)給P施加一個(gè)豎直向上的力F，使P從靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。已知在前0.2s內(nèi)F是變化的，在0.2s以后F是恒力，則F最大值是多少？

F最大值即N=0時(shí)，F(xiàn)=ma+mg=210（N）


解析:

【分析解答】解題的關(guān)鍵是要理解0.2s前F是變力，0.2s后F的恒力的隱含條件。即在0.2s前物體受力和0.2s以后受力有較大的變化。

以物體P為研究對(duì)象。物體P靜止時(shí)受重力G、稱盤給的支持力N。

因?yàn)槲矬w靜止，∑F=0

N=G=0    ①

N=kx0    ②

設(shè)物體向上勻加速運(yùn)動(dòng)加速度為a。

此時(shí)物體P受力如圖2-31受重力G，拉力F和支持力N′

據(jù)牛頓第二定律有

F+N′-G=ma    ③

當(dāng)0.2s后物體所受拉力F為恒力，即為P與盤脫離，即彈簧無形變，由0～0.2s內(nèi)物體的位移為x0。物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，則

將式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可以看出即為N′最大時(shí)，即初始時(shí)刻N(yùn)′=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時(shí)，F(xiàn)=ma+mg=210（N）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖a所示是一個(gè)處于豎直平面內(nèi)的特殊運(yùn)動(dòng)軌道，OA是長(zhǎng)為x1=2R的直軌道，AE是傾角為30°的斜軌道，它們與滑塊的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ=4/9，EDF是圓心在B點(diǎn)，半徑為R的光滑圓弧，D點(diǎn)是最高點(diǎn)，ED圓弧上方有一個(gè)高度與滑塊相近的光滑圓弧形擋板PQ，軌道上的A、E兩點(diǎn)理想連接，使滑塊經(jīng)過這兩點(diǎn)時(shí)不損失機(jī)械能，且AE⊥EB．可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，質(zhì)量為m，以v0的初速度從O點(diǎn)進(jìn)入OA直軌道，滑塊在OA軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到水平向右的動(dòng)力作用，它的大小隨滑塊與O點(diǎn)的距離變化，如圖b所示，圖中F0=mg．滑塊經(jīng)A點(diǎn)滑上斜軌道，到達(dá)軌道最高點(diǎn)D時(shí)恰好對(duì)軌道和擋板都無壓力，此時(shí)立刻撤除圓弧形擋板PQ．滑塊經(jīng)D點(diǎn)后能無碰撞地進(jìn)入一個(gè)特殊的漏斗C，漏斗C能將滑塊以進(jìn)入時(shí)的速率反向彈出．求：
（1）滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大��；
（2）初速度v0的大��；
（3）滑塊從漏斗C彈出后會(huì)再次經(jīng)過D點(diǎn)嗎？若會(huì)經(jīng)過D點(diǎn)，求經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間再次到達(dá)D點(diǎn)，漏斗離F點(diǎn)的距離x2多大？若不會(huì)經(jīng)過D點(diǎn)，請(qǐng)說明理由．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?商丘三模）如圖所示，靜止在粗糙水平面上的斜面體有三個(gè)光滑斜面AB、AC和CD．已知斜面AB與水平方向成37°角，斜面AC與水平方向成
53°角，斜面CD與水平方向成30°角，A點(diǎn)與C點(diǎn)的豎直高度為h1=0.8m，C點(diǎn)與D點(diǎn)的豎直高度為h2=3.25m．在D點(diǎn)右側(cè)的水平面上有一個(gè)一端固定的輕質(zhì)彈簧，自然長(zhǎng)度時(shí)彈簧左端到D點(diǎn)的水平距離為s=3.8m．質(zhì)量均為m=1kg的物體甲和乙同時(shí)從頂點(diǎn)A由靜止釋放，之后甲沿斜面AB下滑，乙沿AC下滑．在甲乙兩物體下滑過程中，斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，且兩物體運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)時(shí)，速度大小不改變，只改變方向．乙進(jìn)入水平面后向右運(yùn)動(dòng)，與彈簧接觸后壓縮彈簧，最大壓縮量為x=0.25m，然后彈簧又將乙物體彈開，乙物體向左運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)D點(diǎn)停止，甲物體進(jìn)入水平面后便向左運(yùn)動(dòng)最終停止．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2．求：
（1）乙物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)？
（2）彈簧的最大彈性勢(shì)能為多少？
（3）通過計(jì)算，說明甲乙兩物體是否同時(shí)滑到水平面上？
（4）若以釋放甲乙物體時(shí)作為t=0時(shí)刻，作出斜面體受到地面的摩擦力大小f隨時(shí)間變化的圖線（不要求寫出作圖依據(jù)，但要在圖象中標(biāo)明有關(guān)數(shù)據(jù)）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?海淀區(qū)一模）（1）“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0．當(dāng)用4條、6條、8條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是
AC
AC

    A．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小．
    B．當(dāng)小車速度達(dá)到最大時(shí)，橡皮筋處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處
    C．應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)距均勻的一段計(jì)算小車的最大速度
    D．應(yīng)選擇紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的一段計(jì)算小車的最大速度．
（2）某興趣小組在做“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)前，提出了以下幾種猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝
v
．他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個(gè)速度傳感器（用來測(cè)量物體每次通過Q點(diǎn)的速度）．在剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，有位同學(xué)提出，不需要測(cè)出物體質(zhì)量，只要測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了，大家經(jīng)過討論采納了該同學(xué)的建議．

①請(qǐng)你簡(jiǎn)要說明為什么不需要測(cè)出物體的質(zhì)量？
②讓小球分別從不同高度無初速釋放，測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出小球每次通過Q點(diǎn)的速度v1、v2、v3、v4、…，并繪制了如圖乙所示的L-v圖象．若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)怎么做？
（3）某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ．步驟如下：
①用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖，由圖可知其長(zhǎng)度為
50.15
50.15
mm；
②用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如右上圖，由圖可知其直徑為
4.700
4.700
mm；
③用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為
220
220
Ω．
④該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：
待測(cè)圓柱體電阻R
電流表A1（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）
電流表A2（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）
電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）
電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）
直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）
滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）
滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）
開關(guān)S
導(dǎo)線若干
為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請(qǐng)?jiān)谟铱蛑挟嫵鰷y(cè)量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)．
⑤若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測(cè)量得到的R測(cè)量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ=
7.6×10-2
7.6×10-2
Ω?m．（保留2位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年四川省成都市高新區(qū)高三2月月考物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖所示，在光滑的水平桌面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，在y軸正半軸與邊界直線MN間有一垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直線MN平行于y軸，N點(diǎn)在x軸上，在磁場(chǎng)中放置一固定在短絕緣板，其上表面所在的直線過原點(diǎn)O且與x軸正方向成α=30°角，在y軸上的S點(diǎn)左側(cè)正前方處，有一左端固定的絕緣輕質(zhì)彈簧，彈簧的右端與一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的帶電小球接觸（但不栓接），彈簧處于壓縮鎖定狀態(tài)，在某時(shí)刻解除鎖定，帶電小球?qū)⒋怪庇趛軸從S點(diǎn)射入磁場(chǎng)，垂直打在絕緣板上，并以原速率反向彈回，然后經(jīng)過直線MN上的P點(diǎn)并垂直于MN向右離開磁場(chǎng)，在x軸上有一點(diǎn)Q，已知NP=4L，NQ=3L，則：

 

（1）小球帶何種電荷？小球從S進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間打在絕緣板上？

（2）彈簧解除鎖定前的彈性勢(shì)能是多少？

（3）如果在直線MN的右側(cè)加一方向與桌面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球在電場(chǎng)力的作用下最后在Q點(diǎn)垂直擊中x軸，那么，該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多少？方向如何？

 

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科目：高中物理 來源：2011年山東省高三第三次定時(shí)訓(xùn)練物理卷 題型：計(jì)算題

如圖a所示是一個(gè)處于豎直平面內(nèi)的特殊運(yùn)動(dòng)軌道，OA是長(zhǎng)為x1=2R的直軌道，AE是傾角為30°的斜軌道，它們與滑塊的動(dòng)摩擦因數(shù)為，EDF是圓心在B點(diǎn)，半徑為R的光滑圓弧，D點(diǎn)是最高點(diǎn)，ED圓弧上方有一個(gè)高度與滑塊相近的光滑圓弧形擋板PQ，軌道上的A、E兩點(diǎn)理想連接，使滑塊經(jīng)過這兩點(diǎn)時(shí)不損失機(jī)械能，且AE⊥EB可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，質(zhì)量為m，以v0的初速度從O點(diǎn)進(jìn)入OA直軌道，滑塊在OA軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到水平向右的動(dòng)力作用，它的大小隨滑塊與O點(diǎn)的距離變化，如圖b所示，圖中F0=mg滑塊經(jīng)A點(diǎn)滑上斜軌道，到達(dá)軌道最高點(diǎn)D時(shí)恰好對(duì)軌道和擋板都無壓力，此時(shí)立刻撤除圓弧形擋板PQ滑塊經(jīng)D點(diǎn)后能無碰撞地進(jìn)入一個(gè)特殊的漏斗C，漏斗C能將滑塊以進(jìn)入時(shí)的速率反向彈出，求：

1.滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大��；

2.初速度v0的大小；

3.滑塊從漏斗C中彈出后會(huì)再次經(jīng)過D點(diǎn)嗎？若會(huì)經(jīng)過D點(diǎn)，請(qǐng)求出經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間再次到達(dá)D點(diǎn)，漏斗離F點(diǎn)的x2多大？若不會(huì)經(jīng)過D點(diǎn)，請(qǐng)說明理由。

 

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