物理题,高手来
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的最小值是多少,最大值是多少?
【解】解题的关键是要理解前0。2s内F是变力,0。2s后F是恒力的隐含条件。 当0。2s后物体所受拉力F为恒力,即P与秤盘脱离,即弹簧无形变,物体由静止开始运动由0~0。2s内物体的位移为x0。设物体向上匀加速运动加速度为a。此时物体P受到重力G,拉力F和支持力N′ 根据牛顿第二定律有 F+N′-G=ma ① 由此式子可以得到当N′最大时(初始状态)F最小,N′最小时(为零0。
2s以后)F最大 以物体P为研究对象。当物体P静止时受重力G、称盘给的支持力N。因为物体静止F合=0 N=G ② N=kx0 ③ x0=at2/2 ④ 将式②③中解得的x0=0。15m代入式④解得 a=7。5m/s2⑤ F的最小值即N′最大时,即初始时刻N′=N=kx0代入式①得 Fmin=ma+mg-kx0=90(N)⑥ F最大值即N=0时,F=ma+mg=210(N)⑦。