2022年高考物理最新模拟题精选训练专题与弹簧相关机械能问题 .pdf

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1、-1-专题 04 与弹簧相关机械能问题1.(2016乐山市三诊)利用弹簧弹射和皮带传动装置可以将工件运送至高处。如图4 所示，已知传送轨道平面与水平方向成37角，倾角也是37的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接，弹簧下端固定在斜面底端，工件与皮带间的动摩擦因数0.25。皮带传动装置顺时针匀速转动的速度v4 m/s，两轮轴心相距L5 m，B、C分别是传送带与两轮的切点，轮缘与传送带之间不打滑。现将质量m1 kg 的工件放在弹簧上，用力将弹簧压缩至A点后由静止释放，工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v08 m/s，A、B间的距离x1 m。工件可视为质点，g取 10 m/s2。(sin

2、37 0.6，cos 37 0.8)求：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)工件沿传送带上滑的时间。(2)工件沿传送轨道减速向上滑动过程mgsin 37 mgcos 37 ma1与传送带共速需要时间t1v0va10.5 s 工件滑行位移大小x1v20v22a13 mL因为 tan 37，所以工件将沿传送带继续减速上滑mgsin 37 mgcos 37 ma2假设工件速度减为0 时，工件未从传送带上滑落。则名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -2-t2va21 s 工件滑行位移大小x2v22a22 mLx1故假设成立，工件沿传送带上滑的时间为tt1t21.5 s。答

3、案(1)38 J(2)1.5 s 2(18 分)（2016 山东省东营市联考）下图为光电计时器的实验简易示意图。当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个相同的物块A和B，左端挡板处有一弹射装置P，右端N处与水平传送带平滑连接，今将挡光效果好，宽度为d=3.610-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上，且高出物块，并使高出物块部分在通过光电门时挡光。传送带水平部分的长度L=8m，沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s 匀速转动。物块A、B与传送带间的动摩擦因数=0.2，质量mA=mB=1kg。开始时在A和B之间压缩一轻弹簧，锁定其处于静止状态，

4、现解除锁定，弹开物块A和B，迅速移去轻弹簧，两物块第一次通过光电门，计时器显示读数均为t=9.010-4s，重力加速度g取 10m/s2。试求：（1）弹簧储存的弹性势能Ep；（2）物块B在传送带上向右滑动的最远距离sm；（3）若物块B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平面上相碰，且A和B碰后互换速度，则弹射装置P至少应以多大速度将A弹回，才能在AB碰后使B刚好能从Q端滑出?此过程中，滑块B与传送带之间因摩擦产生的内能E为多大?【参照答案】（1）16J（2）4m（3）E=mBgS=mBg（S带L）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -3-【名师解析】

5、（1）解除锁定，弹开物块A、B后，两物体的速度大小为：vA=vB=343.6 109.0 10dt=4.0m/s （2 分）弹簧储存的弹性势能22PAB1116J22Emm(3 分)（2）物块B滑上传送带做匀减速运动，当速度减为零时，滑动的距离最远。由动能定理得：mBgsm=0mBvB2/2 得sm=4m 3.如图所示，一质量为m1 kg 的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以v2 m/s 的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)。现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为Ep4.5 J，若突然释放滑块，滑块向左

6、滑上传送带。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2，传送带足够长，取g10 m/s2。求：(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -4-【名师解析】(1)释放滑块的过程中机械能守恒，设滑块滑上传送带的速度为v1，则Ep12mv21，得v13 m/s 滑块在传送带上运动的加速度ag2 m/s2滑块向左运动的时间t1v1a1.5 s 向右匀加速运动的时间t2va1 s 向左的最大位移为x1v212a2.25 m 向右加速运动的位移为x2v22a1 m 匀速向右

7、的时间为t3x1x2v0.625 s 所以tt1t2t33.125 s。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -5-4.如图所示，有一个可视为质点的质量m1 kg 的小物块，从光滑平台上的A点以v01.8 m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D点的足够长的水平传送带。已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平，传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为v3 m/s，小物块与传送带间的动摩擦因数0.5，圆弧轨道的半径为R2 m，C点和圆弧的圆心O点连线与竖直方向的夹角53，不计空气阻力，

8、重力加速度g10 m/s2，sin 53 0.8，cos 53 0.6。求：(1)小物块到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力；(2)小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生的热量。(2)设小物块在传送带上的加速度为a，则mgma ag5 m/s2设小物块由D点向左运动至速度为零，所用时间为t1，位移为x1，则名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -6-vDat1x1vD2t1设t1时间内传送带向右的位移为x2，则x2vt1小物块速度由零增加到与传送带速度相等的过程，所用时间为t2，t2va通过的位移x3，x3v2t2传送带的位移为x4vt2小物块相对传送带移动的位移为xx1x2x4x3Qmgx，解得Q32 J。答案(1)22.5 N，方向竖直向下(2)32 J 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -