《高中物理专题---弹簧问题试题(共5页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理专题---弹簧问题试题(共5页).doc(5页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上弹簧问题1.如图所示,一劲度系数为k=800N/m的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为m=12kg的物体A、B。物体A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上,现要加一竖直向上的力F在上面物体A上,使物体A开始向上做匀加速运动,经0.4s物体B刚要离开地面,设整个过程中弹簧都处于弹性限度内,取g=10m/s2 ,求:ABF(1)此过程中所加外力F的最大值和最小值。(2)此过程中外力F所做的功。2.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P处于静止,P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=300N/m。现在给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加
2、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的最小值是多少?F的最大值是多少?3如图所示,质量10的物块与质量2的物块放在倾角30的光滑斜面上处于静止状态,轻质弹簧一端与物块连接,另一端与固定挡板连接,弹簧的劲度系数400/现给物块施加一个平行于斜面向上的力,使物块沿斜面向上做匀加速运动,已知力在前0.2内为变力,0.2后为恒力,求(取10/)(1)力的最大值与最小值;(2)力由最小值达到最大值的过程中,物块所增加的重力势能4、(湖南高考题19分)如图,质量为m1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k , A
3、 、B 都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A ,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A 上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为m3的物体C 并从静止状态释放,已知它恰好能使B 离开地面但不继续上升.若将C 换成另一个质量为(m1+ m3)的物体D ,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B 刚离地时D的速度的大小是多少?已知重力加速度为g 弹簧问题答案1、如图所示,轻质弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M的木板,木板下面再挂一个质量为m的物体,当拿去m后,木板速度再次为零时,弹簧恰好恢复原长,求M与m之间的关系?1.分析与解:按常规思路,取M为研究
4、对象,根据动能定理或机械能守恒定律求解时,涉及弹力(变力)做功或弹性势能的定量计算,超出了中学教材和大纲的要求。考虑到拿去m后,M将做简谐运动,则拿去m时M所处位置,与弹簧刚恢复原长时M所处位置分别为平衡位置两侧的最大位置处,由M做简谐运动时力的对称性可知,在两侧最大位移处回复力的大小应相等,在最低位置处F=mg,方向向上,在最高位置处F=Mg,方向向下,所以有M=m。2.如图所示,一劲度系数为k=800N/m的轻弹簧两端各焊接着两个质量均为m=12kg的物体A、B。物体A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上,现要加一竖直向上的力F在上面物体A上,使物体A开始向上做匀加速运动,经0.4s物体B刚要
5、离开地面,设整个过程中弹簧都处于弹性限度内,取g=10m/s2 ,求:ABF(1)此过程中所加外力F的最大值和最小值。(2)此过程中外力F所做的功。解:(1)A原来静止时:kx1=mg 当物体A开始做匀加速运动时,拉力F最小,设为F1,对物体A有:F1kx1mg=ma 当物体B刚要离开地面时,拉力F最大,设为F2,对物体A有:F2kx2mg=ma 对物体B有:kx2=mg 对物体A有:x1x2 由、两式解得 a=3.75m/s2 ,分别由、得F145N,F2285N(2)在力F作用的0.4s内,初末状态的弹性势能相等,由功能关系得:wF=mg(x1x2)+49.5J3.如图所示,一个弹簧台秤的
6、秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P处于静止,P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=300N/m。现在给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的最小值是多少?F的最大值是多少?3.从受力的角度来讲,两物体分离时的条件是两物体间的正压力为零;从运动学的角度来讲,一起运动的两物体恰好分离时,两者在垂直于接触面方向的速度和加速度仍然相等.这两个角度有时单独适用,有时则需要同时考虑.因为在t=0.2s内F是变力,在t=0.2s以后F是恒力,所以在t=0.2s时,P离开秤盘。此时P受到盘的支持力为
7、零,由于盘和弹簧的质量都不计,所以此时弹簧处于原长。在0_0.2s这段时间内P向上运动的距离:x=mg/k=0.4m因为,所以P在这段时间的加速度当P开始运动时拉力最小,此时对物体P有N-mg+Fmin=ma,又因此时N=mg,所以有Fmin=ma=240N.当P与盘分离时拉力F最大,Fmax=m(a+g)=360N.4如图所示,质量10的物块与质量2的物块放在倾角30的光滑斜面上处于静止状态,轻质弹簧一端与物块连接,另一端与固定挡板连接,弹簧的劲度系数400/现给物块施加一个平行于斜面向上的力,使物块沿斜面向上做匀加速运动,已知力在前0.2内为变力,0.2后为恒力,求(取10/)(1)力的最
8、大值与最小值;(2)力由最小值达到最大值的过程中,物块所增加的重力势能4解:(1)开始、处于静止状态时,有()300,设施加时,前一段时间、一起向上做匀加速运动,加速度为,0.2,、间相互作用力为零,对有:30,(12)2,解、得:5/2,0.05,0.15,初始时刻最小()600.2时,最大30,(30)100,(2)()3055、(湖南高考题19分)如图,质量为m1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B 相连,弹簧的劲度系数为k , A 、B 都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体A ,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A 上方的一段绳沿竖直方
9、向.现在挂钩上挂一质量为m3的物体C 并从静止状态释放,已知它恰好能使B 离开地面但不继续上升.若将C 换成另一个质量为(m1+ m3)的物体D ,仍从上述初始位置由静止状态释放,则这次B 刚离地时D的速度的大小是多少?已知重力加速度为g 分析:物体m3下降的高度等于弹簧的形变量,(弹簧开始时被物体m1压缩后来被m2物体拉伸)这个过程中物体m3减少的重力势能转化为物体m1增加的重力势能和弹簧弹性势能的变化量.第二个过程是当m2物体刚好离开地面时m1+ m3共同下降的高度等于第一个过程中弹簧的形变量,在这个过程中m1+ m3减少的重力势能转化为m1+ m3和m1的动能及m1增加的重力势能、弹簧的弹性势能的变化量,由于两次弹簧的形变量相同,所以弹性势能的变化量相同.解: 开始时,A、B 静止,设弹簧压缩量为,有 挂C并释放后,C向下运动,A 向上运动,设B刚要离地时弹簧伸长量为,有 B不再上升,表示此时A 和C的速度为零,C已降到其最低点.由机械能守恒,与初始状态相比,弹簧弹性势能的增加量为 C换成D后,当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同,由能量关系得 由 式得 由式得 专心-专注-专业
限制150内