智康高考三轮-第24讲.过程分析(3)弹簧模型.学生版

错题不再错就无敌了！ 学生姓名：上课时间：学生姓名：上课时间：2013年高考解决方案过程分析（3）-弹簧模型同学高考解决方案 第一阶段·模块课程·直线运动Pageof12第24讲过程分析（3）弹簧模型2013年高考怎么考2013年高考怎么考内容要求考试能力理解能力能描述其物理状态、物理过程推理能力能定性分析物理过程的变化趋势专题目录【专题1】与弹簧有关的力学问题【专题2】与弹簧有关的能量动量问题知识讲解知识讲解专题一、与弹簧有关的力学问题专题目标会分析有关弹簧的静力学问题和动力学问题．专题讲练如图所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上．②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用．③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动．④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则有（）① ②③ ④A． B． C． D．如图所示，a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们均处于平衡状态．则（）A．有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C．S1和S2表示劲度系数分别为k1，和k2两根轻质弹簧，k1>k2；A和B表示质量分别为mA和mB的两个小物块，mA>mB,将弹簧与物块按图示方式悬挂起来．现要求两根弹簧的总长度最大则应使（）A．S1在上，A在上B．S1在上，B在上C．S2在上，A在上D．S2在上，B在上如图，一轻质弹簧其上端固定在升降机的天花板上，下端挂一小球，在升降机匀速竖直下降过程中，小球相对于升降机静止．若升降机突然停止运动，设空气阻力可忽略不计，弹簧始终在弹性限度内，且小球不会与升降机的内壁接触，则以地面为参照系，小球在继续下降的过程中（）升降机升降机A．速度逐渐减小，加速度逐渐减小 B．速度逐渐增大，加速度逐渐减小C．速度逐渐减小，加速度逐渐增大 D．速度逐渐增大，加速度逐渐增大用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦的滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10N（取）（1）若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向．（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．如图示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧．在这过程中下面木块移动的距离为（）A．m1g/k1 B．m2g/k2 C．m1g/k2 D．m2g一原长为l、劲度系数为k的轻弹簧连结起来，木块与地面间的滑动摩擦因数为．现用一水平力向右拉木块,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是（）A．B．C．D．．（1）下面是某同学对该题的一种解法：解：设L1线上拉力为Tl，L2线上拉力为T2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡Tlcosθ=mg，Tlsinθ=T2，T2=mgtanθ，剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即在T2反方向获得加速度．因为mgtanθ=ma，所以加速度a=gtanθ，方向在T2反方向．你认为这个结果正确吗?清对该解法作出评价并说明理由．A、B球质量均为m，AB间用轻弹簧连接，将A球用细绳悬挂于O点，如图示，剪断细绳的瞬间，试分析A、B球产生的加速度大小与方向．两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻质弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A做简谐运动，在A振动过程中，木块B刚好始终未离开地面，求木块A的最大加速度．如图所示，轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与木块B相连，木块A放在木块B上，两木块质量均为m，在木块A上施有竖直向下的力F，整个装置处于静止状态．（1）（2）要使A、B不分离，力F应满足什么条件？如图所示，轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板，在薄板上放重物，用手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，则重物将被弹簧弹射出去，则在弹射过程中（重物与弹簧脱离之前）重物的运动情况是（）A．一直加速运动B．匀加速运动C．先加速运动后减速运动D．先减速运动后加速运动用木板托住物体m，并使得与m连接的弹簧处于原长，手持木板M向下以加速度a（a<g）做匀加速运动，求物体m与木板一起做匀加速运动的时间．如图所示，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计，盘内放一个物体A处于静止，A的质量m=12kg，弹簧的劲度系数k=300N/m．现在给A施加一个竖直向上的力F，使A从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在t=0.2s内F是变力，在0.2s以后F是恒力，g=10m/s2，则F的最小值是___________，F的最大值是_________．FF一个劲度系数为k＝600N/m的轻弹簧，两端分别连接着质量均为m＝15kg的物体A、B，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图所示，现加一竖直向上的外力F在物体A上，使物体A开始向上做匀加速运动，经0.5s，B物体刚离开地面（设整个加速过程弹簧都处于弹性限度内，且g＝10m/s2）．求此过程中所加外力的最大和最小值．一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度．如图所示．现让木板由静止开始以加速度a（a＜g）匀加速向下移动．求经过多长时间木板开始与物体分离．．利用传感器和计算机可以测量快速变化力的瞬时值．如图是用这种方法获得的弹性绳中拉力F随时间t变化的图线．实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后放手让小球自由下落．由此图线所提供的信息，以下判断正确的是（）A．t2时刻小球速度最大 B．t1～t2期间小球速度先增大后减小；C．t3时刻小球动能最小 D．t1与t4时刻小球动量一定相同“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动．某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示．将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g．据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为（）A．g B．2g C．3g D如图所示，一小球自空中自由落下，与正下方的直立轻质弹簧接触，直至速度为零的过程中，关于小球运动状态的下列几种描述中，正确的是（）A．接触后，小球作减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零B．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增加后减小直到为零C．D．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方A．物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小B．物体从A到B速度越来越小，从B到C加速度不变C．物体从A到B先加速后减速，从B一直减速运动D．物体在B点受到的合外力为零如图所示，小车质量为M，木块质量为m，它们之间静摩擦力最大值为Ff，轻质弹簧劲度系数为k，振动系统沿水平地面做简谐运动，设木块与小车间未发生相对滑动，小车振幅的最大值是多少？专题总结中学阶段，所涉及的弹簧都不考虑其质量．弹力的大小随弹簧的形变量发生变化，遵守胡克定律F=kx或ΔF＝kΔx解题时一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析物体运动状态的可能变化．弹簧形变发生改变需要一段时间，在瞬间内形变量可以认为不变．因此在分析瞬时变化时，可以认为弹力不变，即弹簧的弹力不可突变（两端施力物不变）．对弹簧秤的两端施加（沿轴线方向）大小不同的拉力，弹簧秤的示数一定等于挂钩上的拉力．专题二、与弹簧有关的能量、动量问题专题目标会分析有关弹簧的能量、动量问题．专题讲练在A点，物体开始与弹簧接触,到B点时，物体速度为0，然后被弹回，下列说法中正确的是（）A．物体从A下降到B的过程中，动能不断变小B．物体从B上升到A的过程中，动能和弹性势能的和不断增大C．D．物体在B点时，所受合力为零如图所示，两物体A、B分别与一竖直放置的轻质弹簧的两端相连接，B物体在水平地面上，A、B均处于静止状态．从A物体正上方与A相距H处由静止释放一小物体C．C与A相碰后立即粘在一起向下运动，以后不再分开．弹簧始终处于弹性限度内．用ΔE表示C与A碰撞过程中损失的机械能，用F表示C与A一起下落过程中地面对B的最大支持力．若减小C物体释放时与A物体间的距离H，其他条件不变，则（）A．ΔE变小，F变小B．ΔE不变，F变小C．ΔE变大，F变大D．ΔE不变，F不变劲度系数为k的轻弹簧两端分别连接质量都是m的木块P、Q如图所示，处于静止状态．现用竖直向下的力F缓慢压P，最终使系统处于静止状态．撤去F后P做简谐运动而Q恰好始终不离开地面．求：（1）物体P的振幅A．（2）物体P的最大加速度am．（3）外力F压物体p所做的功W．A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上，如图所示，已知木块A、B质量分别为0.42kg和0.40kg，弹簧的劲度系数k=100N/m，若在木块A上作用一个竖直向上的力F，使A由静止开始以0.5m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动（g=10m/s2）．（1）使木块A竖直做匀加速运动的过程中，力F的最大值；（2）若木块由静止开始做匀加速运动，直到A、B分离的过程中，弹簧的弹性势能减少了0.248J，求这一过程F对木块做的功．质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上．平衡时，弹簧的压缩量为x0，如图1-9-15所示．一物块从钢板正上方距离为3x0的A处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不粘连，它们到达最低点后又向上运动．已知物块质量也为m时，它们恰能回到O点．若物块质量为2m，仍从A处自由落下，则物块与钢板回到O点时，还具有向上的速度．求物块向上运动到达的最高点与O点的距离．如图所示，劲度系数为的轻质弹簧分别与质量为的物块拴接，劲度系数为的轻质弹簧上端与物块拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡．现施力将物块缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧刚脱离桌面，求此过程中，物块和物块增加的重力势能．如图，光滑水平面上固定着一对竖直放置的平行金属板G和H．在金属板G右壁固定一个可视为质点的小球C，其质量为MC＝0.01kg、带电量为q＝＋1×10-5C．G、H两板间距离为d＝10cm，板H下方开有能让小球C自由通过的小洞．质量分别为MA＝0.01kg和MB＝0.02kg的不带电绝缘小球A、B用一轻质弹簧连接，并用细线栓连使弹簧处于压缩状态，静放在H板右侧的光滑水平面上，如图（a）所示．现将细线烧断，小球A、B在弹簧作用下做来回往复运动（A球不会进入G、H两板间）．以向右为速度的正方向，从烧断细线断开后的某时刻开始计时，得到A球的速度—时间图象如图（b）所示CCABEd图（a）HG图（b）420-2-4v/m•s-1T2Tt（1）求在时刻小球B的速度，并在图（b）中大致画出B球的速度—时间图象；（2）若G、H板间是电场强度为E=8×104V/m的匀强电场，在某时刻将小球C释放，则小球C离开电场时的速度为多大？若小球C以离开电场时的速度向右匀速运动，它将遇到小球A，并与之结合在一起运动，试求弹簧的最大弹性势能的范围．两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态．在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度射向B球，如图所示．C与B发生碰撞并立即结成一个整体D．在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变，然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连．过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除锁定无机械能损失）．已知A、B、C三球的质量均为．求：（1）求弹簧长度刚被锁定后A球的速度．（2）求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹性势能．如图所示，在足够长的光滑水平轨道上有三个小木块、、，质量分别为、、，且，，其中与用一个轻弹簧拴连在一起，开始时整个装置处于静止状态．和之间有少许塑胶炸药，的左边有一个弹性档板．现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸产生的能量中有E=9.0J转化为和的动能，和分开后，恰好在、之间的弹簧第一次恢复到原长时追上，并且与发生碰撞后粘在一起．忽略小木块和弹性档板碰撞过程中的能量损失．求：（1）塑胶炸药爆炸后瞬间与的速度各为多大？（2）在追上之前弹簧弹性势能的最大值；（3）与相碰以后弹性势能的最大值．如图所示，质量为2m的木板，静止放在光滑的水平面上，木板左侧固定着一根劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧的自由端到小车右端的距离为L0，一个质量为m的小木块从板的右端以初速度v0开始沿木块向左滑行，最终回到木板右端，刚好不从木板右端滑出，设木板与木块间的动摩擦因数为，求在木块压缩弹簧过程中（一直在弹性限度内）弹簧所具有的最大弹性势能．专题总结弹力做功的特点：弹力做正功，弹簧的弹性势能减少；克服弹力做功，弹簧的弹性势能增加，弹力做功等于弹性势能增量的负值．弹力多是变力，弹力做功时不用功的定义进行计算，可跟据动能定理、功能关系、能量转化和守恒定律求解．弹性势能Ep＝kx2/2的公式，高考不作定量要求，可作定性讨论．因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解．巩固练习巩固练习一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示．在点，物体开始与弹簧接触，到点时，物体速度为零，然后被弹回，下列说法中正确的是（）A．物体从下降到的过程中，动能不断变小，重力势能不断增大B．物体从上升到的过程中，动能不断变小，重力势能不断增大C．物体从下降到，以及从上升到的过程中，速率都是先增大，后减小；从到重力势能减小，从到重力势能增加D．物体在点时，所受合力最大，弹性势能最大“蹦极”运动是勇敢者的运动．蹦极运动员将弹性长绳（质量忽略不计）的一端系在双脚上，另一端固定在高处的跳台上，运动员无初速地从跳台上落下．若不计空气阻力，对于运动员的第一次下落过程，以下说法中正确的是（）A．弹性绳开始对运动员施力后，运动员立即开始做减速运动B．从弹性绳开始对运动员施力至运动员所受重力与弹性绳对他的弹力相等的过程中，运动员的重力势能与弹性绳的弹性势能之和不断增大C．整个下落过程中，重力对运动员的冲量大小等于弹性绳弹力对运动员的冲量大小D．整个下落过程中，重力对运动员所做的功小于运动员克服弹性绳弹力所做的功如