(2011•泰州一模)一根弹性细绳劲度系数为K,将其一端固定,另一端穿过一光滑小孔O系住一质量为m的滑块,滑块放在水平地

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  • 解题思路:(1)当滑块置于水平面能保持静止离P点最远时,静摩擦力恰好达到最大值,根据平衡条件和胡克定律列式求出滑块到P点的最远距离.

    (2)根据平衡条件和位移公式得到力F与时间t的关系图象,由数学知识求出滑块匀速运动的速度.

    (3)由平衡条件得到力F与位移S的图象,图线所围成的面积即为外力F所做的功,由几何知识求解拉力F所做的功.

    (1)设滑块离P点最远时,弹性绳伸长x,弹性绳与水平面夹角为θ,滑块到P点的最远距离为L,受力如图所示,

    kxcosθ=μN…①

    N+kxsinθ=mg…②

    又h=xsinθ…③

    L=xcosθ…④

    由①②③④解得:

    L=

    μ(mg−kh)

    k

    (2)滑块向右匀速运动时,受力如图所示,

    F=kxcosθ+μN…⑤

    N+kxsinθ=mg…⑥

    又vt=xcosθ…⑦

    由③⑤⑥⑦解得:

    F=kvt+μ(mg-kh)

    结合F与时间t的关系图线,可得:

    kv=b

    ∴v=[b/k]

    (3)设滑块匀速移动的位移为S,有:

    s=vt…⑧

    由⑤⑥⑧得:F=ks+μ(mg-kh)

    由此作出F-S的关系图线,则图线所围成的面积即为外力F所做的功:

    W=

    ks2+2μ(mg−kh)s

    2

    答:

    (1)当滑块置于水平面能保持静止时,滑块到P点的最远距离是

    μ(mg−kh)

    k;

    (2)根据图线求滑块匀速运动的速度是[b/k];

    (3)在上述匀速运动的过程中,滑块从P点向右运动了S的距离,拉力F所做的功是

    ks2+2μ(mg−kh)s

    2.

    点评:

    本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题的难点是根据平衡条件和位移公式得到F与t解析式及F与s的表达式,作出图象,抓住图象的数学意义进行分析.第3问题,也可以根据能量转化和守恒定律这样列方程求解:

    W=[1/2]k(s2+h2)2-12kh2+μ(mg-kh)s=12ks2+μ(mg−kh)s