2023届浙江高三物理高考复习微专题模型精讲精练第36讲 与弹簧相关的机械能守恒问题(含详解)

36讲 与弹簧相关的机械能守恒问题
1.(2022·江苏)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与物块A连接在一起,处于压缩状态.A由静止释放后沿斜面向上运动到最大位移时,立即将物块B轻放在A右侧,A、B由静止开始一起沿斜面向下运动,下滑过程中A、B始终不分离,当A回到初始位置时速度为零.A、B与斜面间的动摩擦因数相同、弹簧未超过弹性限度,则(  )
A.当上滑到最大位移的一半时,A的加速度方向沿斜面向下   
B.A上滑时,弹簧的弹力方向不发生变化   
C.下滑时,B对A的压力先减小后增大   
D.整个过程中A、B克服摩擦力所做的总功大于B的重力势能减小量
(多选)2.(2022·辽宁)如图所示,带电荷量为6Q(Q>0)的球1固定在倾角为30°光滑绝缘斜面上的a点,其正上方L处固定一电荷量为﹣Q的球2,斜面上距a点L处的b点有质量为m的带电球3,球3与一端固定的绝缘轻质弹簧相连并在b点处于静止状态。此时弹簧的压缩量为,球2、3间的静电力大小为。迅速移走球1后,球3沿斜面向下运动。g为重力加速度,球的大小可忽略,下列关于球3的说法正确的是(  )
A.带负电   
B.运动至a点的速度大小为   
C.运动至a点的加速度大小为2g   
D.运动至ab中点时对斜面的压力大小为mg
.知识回顾
1.弹簧类问题的突破要点
(1)弹簧的弹力大小由形变大小决定,解题时一般应从弹簧的形变分析入手,确定原长位置、现长位置、平衡位置等,再结合其他力的情况分析物体的运动状态。
(2)因软质弹簧的形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变。因此,在分析瞬间变化时可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变。usb token
(3)在求弹簧的弹力做功或弹簧的弹性势能时,通常可以根据系统的机械能守恒或功能关系进行分析。
2.弹簧类问题的注意事项
(1)弹簧处于相同状态时弹性势能相等;
(2)在不同的物理过程中,弹簧形变量相等,则弹性势能的变化量相等。
(3)弹簧的弹性势能增加或减少时,弹簧与其它物体发生了能量的转移或转化。
二.例题精析
题型一:弹簧与一物体相连
DD LM0558(多选)例1.如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一小球,将小球从与悬点O在同
一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度地释放,让它自由摆下,不计空气阻力。在小球由A点摆向最低点B的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.小球的重力势能增加   
B.小球的重力势能减少   
C.弹簧的弹性势能增加   
D.弹簧的弹力做负功,弹性势能减少
题型二:弹簧与多物体相连
(多选)例2.如图所示,带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上,斜面的倾角为θ=30°
.质量均为l kg的A、B两物体用轻弹簧拴接在一起,弹簧的劲度系数为5N/cm,质量为2kg的物体C用细线通过光滑的轻质定滑轮与物体B连接.开始时A、B均静止在斜面上,A紧靠在挡板处,用手托住C,使细线刚好被拉直.现把手拿开,让C由静止开始运动,从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中,下列说法正确的是(取g=10m/s2)(  )
A.初状态弹簧的压缩量为1cm   
B.末状态弹簧的伸长量为1cm   
C.物体B、C与地球组成的系统机械能守恒   
D.物体C克服绳的拉力所做的功为0.2J
二.举一反三,巩固练习
1.如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直平面内的光滑圆轨道BC在B处平滑连接,B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。一个质量m=0.1kg的小物体P被一根细线拴住放在水平轨道上,细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和P之间夹一根被压缩的轻弹簧,此时P到B点的距离x0=0.5m。物体P与水平轨道间的动摩擦因数μ三维激光扫描系统=0.2,半圆轨道半径R=1.0m。现将细线剪断,P被弹簧向右弹出后滑上圆轨道,已知P经过B点时对轨道的压力为4.6N,g取10m/s2zigbee自组网。则细线未剪断时弹簧的弹性势能为(  )
A.1.9J    B.1.8J    C.1.7J    D.1.6J
2.弹簧的一端固定在墙上,另一端系一质量为m的木块,弹簧为自然长度时木块位于水平地面上的O点,如图所示。现将木块从O点向右拉开一段距离L后由静止释放,木块在粗糙水平面上先向左运动,然后又向右运动,往复运动直至静止。已知弹簧始终在弹性限度内,且弹簧第一次恢复原长时木块的速率为v0,则(  )
A.木块第一次向左运动经过O点时速率最大   
B.木块最终停在O点   
C.整个运动过程中木块速率为v0的时刻只有一个   
D.整个运动过程中木块速率为v0的时刻只有两个
3.如图所示,在光滑的水平面上有两个物块A、B,中间连接着一轻质弹簧,A靠在竖直的
热转印带墙壁上,先用力作用于B上,使弹簧压缩一定距离后释放,从释放物块B到弹簧第一次恢复原长的过程中,下列说法正确的是(  )
A.刚释放物块B时,A的速度最大   
B.刚释放物块B时,B的速度最大   
C.弹簧第一次恢复原长时,弹性势能最大   
D.弹簧第一次恢复原长时,B的动能最大
4.如图所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体A、B的质量分别为m、m,开始时细绳伸直,用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h,物体B静止在地面上.放手后物体A下落,到与地面即将接触时速度为v,此时物体B对地面恰好无压力,不计一切摩擦阻力。则(  )
A.上述过程中物体A的速度先增大后减小   
B.上述过程中物体A机械能的变化量为mv2   
C.上述过程中物体A的加速度先减小后保持不变   
D.此时弹簧的弹性势能等于mv2﹣mgh
如图甲所示为某缓冲装置模型,劲度系数为k(足够大)的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力为定值f。轻杆向右移动不超过l时,装置可安全工作。一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧后,轻杆恰好向右移动l,此过程其速度v随时间t变化的v﹣t图象如图乙所示。已知在0~t1时间内,图线为曲线,在t1~t2时间内,图线为直线。已知装置安全工作时,轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面间的摩擦。下列说法正确的是(  )
A.在0~t1时间内,小车运动的位移为   
B.在t1时刻,小车速度v1   
C.在0~t5d动感座椅2时间内,轻杆摩擦产生热Q=fl   
D.在t1+t2时刻,小车恰好离开轻弹簧
5.如图所示,质量为m的小球甲穿过一竖直固定的光滑杆拴在轻弹簧上,质量为4m的物体乙用轻绳跨过光滑的定滑轮与甲连接,开始用手托住乙,轻绳刚好伸直,滑轮左侧绳竖直,右侧绳与水平方向夹角α=53°,某时刻由静止释放乙(足够高),经过一段时间小球运动到Q点,OQ两点的连线水平,OQ=d,且小球在P、Q两点处时弹簧弹力的大小相等。已知重力加速度为g,sin53°=0.8,cos53°=0.6。则(  )

本文发布于:2024-09-21 22:20:51,感谢您对本站的认可!

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