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如图所示,质量为M的长滑块静止在光滑水平面上,左侧固定一劲度系数k足够大的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细轻绳连接于竖直墙上,细绳所能承受的最大拉力为T。使一质量为m、初速度为v0的小物块,在滑块上无摩擦地向左滑动,而后压缩弹簧。(弹簧弹性势能的表达式,其中k为劲度系数,x为弹簧的压缩量)

   (1)给出细绳被拉断的条件.

   (2)滑块在细绳拉断后被加速的过程中,所能获得的最大向左加速度为多少.

   (3)试证明:物体最后离开滑块时,相对地面不向右运动的条件是v0>,且m>M.

 

 

答案

(1) 设细绳刚被拉断时弹簧的压缩量为x0,此时有 kx0=T

    为使弹簧压缩达到x0,对小物块要求是 

    由此得到细细绳被拉断的条件 

   (2) 绳断时,小物体速度为v1,则有 

解得 

    而后M在弹力作用下由静止开始加速,直至与m达到共同速度v2,此时弹簧压缩时x最大,则由能量、动量守恒关系

    mv1=(M+m)v2      

    此时该M加速度最大为 

 

解析:略

 

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