如图,质量不计、劲度系数为k=600N/m的弹簧一端固定在倾角为37°的光滑斜面底端,另一端拴住质量m1=4kg的物块P
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解题思路:(1)根据平衡条件和胡克定律结合求出系统静止时,弹簧的压缩量x0

(2)因为在前0.2s时间内,F为变力,0.2s以后,F为恒力,所以在0.2s时,Q与P分离,P对Q的作用力为0,由牛顿第二定律和运动学公式求出匀加速运动的加速度.

(3)当P、Q开始运动时拉力最小,当P、Q分离时拉力最大,根据牛顿第二定律即可求解.

(1)设刚开始时弹簧压缩量为x0.根据平衡条件和胡克定律得:(m1+m2)gsin37=kx0

得:x0=

(m1+m2)gsin37°

k=

(4+8)×10×0.6

600m=0.12m.

(2)从受力角度看,两物体分离的条件是两物体间的正压力为0,从运动学角度看,一起运动的两物体恰好分离时,两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.

因为在前0.2s时间内,F为变力,0.2s以后,F为恒力.

在0.2s时,由胡克定律和牛顿第二定律得:

对P:kx1-m1gsinθ=m1a ②

前0.2s时间内P、Q向上运动的距离为

x0-x1=[1/2]at2

①②③式联立解得a=3m/s2

(3)当P、Q开始运动时拉力最小,此时有

对PQ整体有:Fmin=(m1+m2)a=(4+8)×3N=36N

当P、Q分离时拉力最大,此时有

对Q有:Fmax-m2gsinθ=m2a

得 Fmax=m2(a+gsin θ)=8×(3+10×0.6)N=72N.

答:(1)系统静止时,弹簧的形变量x0是0.12m.(2)物块Q匀加速运动时的加速度的a大小是3m/s2. (3)力F的最大值Fmax是72N,最小值Fmin是36N.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;胡克定律.

考点点评: 从受力角度看,两物体分离的条件是两物体间的正压力为0.从运动学角度看,一起运动的两物体恰好分离时,两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等.

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