彈簧問題總結

2022-09-24 16:24:08 字數 5114 閱讀 2780

20. 如甲圖所示,在足夠大的光滑水平面上放有兩個質量相等的物塊a和b,其中物塊a連線乙個輕彈簧並處於靜止狀態,物塊b以水平初速度向著物塊a運動。物塊b與彈簧相互作用過程中,兩物塊始終保持在同一條直線上運動,乙圖分別描繪了此過程a、b兩物塊的速度v、動能及所受彈力f隨時間t的變化規律。

能正確表示其關係的一**像是

abcd. ②⑥

乙1、(北京市豐台區2010屆高三上學期期末考試)(12分)如圖13所示,半徑為r的光滑半圓環軌道豎直固定在一水平光滑的桌面上,桌距水平地面的高度也為r。在桌面上輕質彈簧被a、b兩個小球擠壓(小球與彈簧不拴接),處於靜止狀態。同時釋放兩個小球,小球a、b與彈簧在水平桌面上分離後,a球從b點滑上光滑半圓環軌道並恰能通過半圓環軌道最高點a,b球則從桌面c點滑出後落到水平地面上,落地點距桌子右側的水平距離為。

已知小球a質量為m,重力加速度為g。

求:(1)釋放後a球離開彈簧時的速度大小;

(2)釋放後b球離開彈簧時的速度大小;

(3)釋放小球前彈簧具有的彈性勢能。

4.(01理綜)如圖所示,在一粗糙水平面上有兩個質量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一原長為l、勁度係數為k的輕彈簧連線起來,木塊與地面間的滑動摩擦因數為μ。現用一水平力向右拉木塊2,當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是

a. b.

c. d.

19.如圖所示,在光滑的水平面上,物體b原來靜止,在物體b上固定乙個輕彈簧,物體a以某一速度沿水平方向向右運動,通過彈簧與物體b發生作用,若兩物體的質量相等,在作用過程中彈簧獲得的最大彈性勢能為ep;現將b的質量加倍,再使物體a以同樣的速度通過彈簧與物體b發生作用(作用前物體b仍靜止),在作用過程中彈簧獲得的最大彈性勢能為e′p,那麼

a.ep∶e′p= 2∶1b.ep∶e′p= 3∶4

c.ep∶e′p= 4∶3d.ep∶e′p= 1∶2

2、(11分)(北京市西城區2023年抽樣測試)如圖所示,在傾角為θ = 30o 的光滑斜面的底端有乙個固定擋板d,小物體c靠在擋板d上,小物體b與c用輕質彈簧拴接。當彈簧處於自然長度時,b在o點;當b靜止時,b在m點,om = l。在p點還有一小物體a,使a從靜止開始下滑,a、b相碰後一起壓縮彈簧。

a第一次脫離b後最高能上公升到n點,on = 1.5 l。b運動還會拉伸彈簧,使c物體剛好能脫離擋板d。

a、b、c的質量都是m,重力加速度為g。求

(1)彈簧的勁度係數;

(2)彈簧第一次恢復到原長時b速度的大小;

(3)m、p之間的距離。

(10年高考全國卷1)15.如右圖,輕彈簧上端與一質量為m的木塊1相連,下端與另一質量為m的木塊2相連,整個系統置於水平放置的光滑木板上,並處於靜止狀態。現將木板沿水平方向突然抽出,設抽出後的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為、。重力加速度大小為g。

則有ab.,

c., d.,

3、(9分)某興趣研究小組在**一種內部帶彈簧的簽字筆的彈跳問題時,發現筆分為輕質彈簧、內芯和外殼三部分,其中內芯和外殼質量分別為m和4m.筆的彈跳過程分為三個階段:①把筆豎直倒立於水平硬桌面,下壓外殼使其下端接觸桌面(見圖a);②由靜止釋放,外殼豎直上公升至下端距桌面高度為h1時(彈簧剛好處於原長),與靜止的內芯碰撞(見圖b);③碰後,內芯與外殼以共同的速度一起上公升到外殼下端距桌面最大高度為h2處(見圖c).設內芯與外殼的撞擊力遠大於筆所受重力、不計摩擦與空氣阻力,重力加速度為g.求:

(1)外殼與內芯碰撞後瞬間的共同速度大小;

(2)從外殼離開桌面到碰撞前瞬間,彈簧做的功;

(3)從外殼下端離開桌面到上公升至h2處,筆損失的機械能.

如圖,質量為m1的物體a 經一輕質彈簧與下方地面上的質量為m2的物體b 相連,彈簧的勁度係數為k , a 、b 都處於靜止狀態。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連物體a ,另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處於伸直狀態,a 上方的一段繩沿豎直方向。

現在掛鉤上掛一質量為m3的物體c 並從靜止狀態釋放,已知它恰好能使b 離開地面但不繼續上公升。若將c 換成另乙個質量為(m1+ m3)的物體d ,仍從上述初始位置由靜止狀態釋放,則這次b 剛離地時d的速度的大小是多少?

解:開始時,a、b靜止,設彈簧壓縮量為x1,有 kx1=m1g ①

掛c並釋放後,c向下運動,a向上運動,設b剛要離地時彈簧伸長量為x2,有

kx2=m2g

b不再上公升,表示此時a和c的速度為零,c已降到其最低點。由機械能守恆,與初始狀態相比,彈簧性勢能的增加量為

△e=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③

c換成d後,當b剛離地時彈簧勢能的增量與前一次相同,由能量關係得

④由③④式得 ⑤

由①②⑤式得

⑥綜上舉例,從中看出彈簧試題的確是培養、訓練學生物理思維和反映、開發學生的學習潛能的優秀試題。彈簧與相連物體構成的系統所表現出來的運動狀態的變化,是學生充分運用物理概念和規律(牛頓第二定律、動能定理、機械能守恆定律、動量定理、動量守恆定律)巧妙解決物理問題、施展自身才華的廣闊空間,當然也是區分學生能力強弱、拉大差距、選拔人才的一種常規題型。因此,彈簧試題也就成為高考物理的一種重要題型。

而且,彈簧試題也就成為高考物理題中一類獨具特色的考題

99)如圖所示,兩木塊的質量分別為m1和m2,兩輕質彈簧的勁度係數分別為k1和k2,上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接),整個系統處於平衡狀態。現緩慢向上提上面的木塊,直到它剛離開上面彈簧,在這過程中下面木塊移動的距離為c

7、如圖所示:一根輕彈簧下端固定,豎立在水平面上,其正上方a

位置有一小球,小球從靜止開始下落,在b位置接觸彈簧的上端,在

c位置小球所受的彈力大小等於重力,在d位置小球速度減小到零,

小球下落階段下列說法不正確的是( )

a:在b位置小球動能最大

b:重力勢能,彈性勢能和動能之和總保持不變。

c:從a→c位置小球重力勢能的減少大於小球動能的增加

d:從a→d位置小球重力勢能的減小等於彈性勢能的增加。

如下圖所示,水平光滑的桌面上放一質量為m的玩具小車,在小車的平台上有一質量可忽略的彈簧,彈簧的一端固定在平台上,另一端連線著質量為m的小球,將彈簧壓縮一定距離後用細線拴住,用手將小球固定在桌面上,然後燒斷細線,小球被彈出落到車上的a點,設oa=s0,如果小車不固定,燒斷細線後小球將落在何處?(設小車足夠長)

如圖所示,在水平桌面上放一質量為 m 的玩具小車.在小車的水平平台上(小車的一部分)有一質量可忽略的彈簧,一端固定在平台上,另一端用一小球將彈簧壓縮一定距離後用細線繫住,用手將小車固定在桌面上,然後燒斷細線,小球瞬間被彈出,落在車上的 a 點,oa=l 。現讓小車不固定靜止而燒斷細線,球落在車上的 b 點.o b=k l(k>1),設車足夠長,球不致落在車外.求小球的質量.(不計所有摩擦)

如圖 — 108 所示,a,b,c 三物塊質量均為 m,置於光滑水平臺面上,b,c 間夾有原已完全壓緊不能再壓縮的彈簧,兩物塊用細繩相連,使彈簧不能伸展,物塊 a 以初速度 v 0 向 b 運動,相碰後 a 與 b,c 粘合在一起,然後連線 b,c 的細繩因受擾動而突然斷開,彈簧伸展,從而使 c 與 a,b 分離,脫離彈簧後 c 的速度為 v 0,求:⑴ 彈簧所釋放的勢能 δe;⑵ 若更換 b,c 間的彈簧,當物塊以初速度 v 向 b 運動,物塊 c 在脫離彈簧後的速度為 2v0,則彈簧所釋放的勢能 δe′是多少?⑶ 若情況 ⑵ 中的彈簧與情況 ⑴ 中的相同,為使物塊 c 在脫離彈簧後的速度仍為 2v 0,a 的初速度 v 應為多大?

23.(18分)如圖所示,質量為m1=1kg的小物塊p置於桌面上的a點並與彈簧的右端接觸(不拴接),輕彈簧左端固定,且處於原長狀態。質量m=3.5 kg、長l=1.

2 m的小車靜置於光滑水平面上,其上表面與水平桌面相平,且緊靠桌子右端。小車左端放有一質量m2=0.5kg的小滑塊q。

現用水平向左的推力將p緩慢推至b點(彈簧仍在彈性限度內)時,撤去推力,此後p沿桌面滑到桌子邊緣c時速度為2m/s,並與小車左端的滑塊q相碰,最後q停在小車的右端,物塊p停在小車上距左端0.5 m處。已知ab間距離l1=5cm,ac間距離l2=90cm,p與桌面間動摩擦因數μ1=0.

4,p、q與小車表面間的動摩擦因數μ2=0.1, (g取10 m/s2),求:

(1)彈簧的最大彈性勢能;

(2)小車最後的速度v;

(3) 滑塊q與車相對靜止時q到桌邊的距離

在原子物理中,研究核子與核子關聯的最有效途經是「雙電荷交換反應」。這類反應的前半部分過程和下面力學模型類似。兩個小球a和b用輕質彈簧相連,在光滑的水平直軌道上處於靜止狀態。

在它們左邊有一垂直軌道的固定檔板p,右邊有一小球c沿軌道以速度v0射向b球,如圖7所示,c與b發生碰撞並立即結成乙個整體d。在它們繼續向左運動的過程中,當彈簧長度變到最短時,長度突然被鎖定,不再改變。然後,a球與檔板p發生碰撞,碰後a、d靜止不動,a與p接觸而不粘連。

過一段時間,突然解除銷定(鎖定及解除鎖定均無機械能損失),已知a、b、c三球的質量均為m。

(1)求彈簧長度剛被鎖定後a球的速度。

(2)求在a球離開檔板p之後的運動過程中,彈簧的最大彈性勢能。

解:整個過程可分為四個階段來處理.

(1)設c球與b球粘結成d時,d的速度為v1,由動量守恆定律,得

2mv1, ①

當彈簧壓至最短時,d與a的速度相等,設此速度為v2,由動量守恆定律,得

2mv1=3mv2, ②

聯立①、②式得

1/3)v0. ③

此問也可直接用動量守恆一次求出(從接觸到相對靜止)mv0=3mv2,v2=(1/3)v0.

(2)設彈簧長度被鎖定後,貯存在彈簧中的勢能為ep,由能量守恆定律,得

(2m)v12=(3

撞擊p後,a與d的動能都為零,解除鎖定後,當彈簧剛恢復到自然長度時,彈性勢能全部轉變成d的動能,設d的速度為v3,有

ep=(2m)v32, ⑤

以後彈簧伸長,a球離開擋板p,並獲得速度.設此時的速度為v4,由動量守恆定律,得

2mv3=3mv4, ⑥

當彈簧伸到最長時,其彈性勢能最大,設此勢能為ep′,由能量守恆定律,得

(2m)v32=(3

聯立③~⑦式得

24. (20分)彈簧在不受作用力時所具有的長度稱為自然長度,記為;彈簧受到拉力作用後會伸長,受到壓力作用後會縮短,如果受力作用時的長度稱為實際長度,記為l,而l與之差的絕對值稱為形變數,記為x,。有一彈簧振子如圖所示,放在光滑的水平面上,彈簧處於自然長度時物塊m靜止在o位置,一質量為m=20g的子彈,以一定的初速度射入質量為m=1980g的物塊中,並留在其中一起壓縮彈簧。

振子在振動的整個過程中,彈簧的彈性勢能隨彈簧的形變數變化的關係如圖所示。

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