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6.如图轻质弹簧长为L,竖直固定在地面上,质量为m的小球,由离地面高度为H处,由静止开始下落,正好 落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x,在下落过程中,小球受到的空气阻力恒为f,则弹簧在最短时具 有的弹性势能为 [ A ]
A.(mg-f)(H-L+x) B.mg(H-L+x)-f(H-L)
C.mgH-f(H-L) D.mg(L-x)+f(H-L+x)
25.一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A点,物体开始与弹簧接触,到B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A下降到B的过程中,速率不断变小
B.物体从B上升到A的过程中,速率不断变大
C.物体从A下降到B,以及从B上升到A的过程中,
速率都是先增大,后减小
D.物体在B点时,所受合力为零
答案:C
15.如图所示,四根相同的轻质弹簧连着相同的物体,在外力作用下做不同的运动:
(1)在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速直线运动;
(2)在光滑斜面上沿斜面向上的匀速直线运动;
(3)做竖直向下的匀速直线运动;
(4)做竖直向上的加速度大小为g的匀加速直线运动。
设四根弹簧伸长量分别为△l1、△l2、△l3、△l4,不计空气阻力,g为重力加速度,则( )
A.△l1>△l2 B.△l3<△l4 C.△l1>△l4 D.△l2>△l3
答案:AB
14.放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧秤相连,如图所示,物块与水平面间的动摩擦因数均为μ,今对物块A施加一水平向左的恒力F,使A、B一起向左匀加速运动,设A、B的质量分别为m、M,则弹簧秤的示数( )
A. B. C. D.
答案:B
28.如图4所示,两个质量分别为m12kg、m2=3kg的物体置于光滑的水平面上,中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为F1=30N、F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则 ( )
A.弹簧秤的示数是25N B.弹簧秤的示数是50N
C.在突然撤去F2的瞬间,m1的加速度大小为5m/s2
D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为13m/s2
答案:D
30. 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由释放,压上弹簧后继续向下运动的过程中。若以小球开始下落的位置的原点,沿竖直向下建一坐标轴ox,则小球的速度平方v2随坐标x的变化图象如图所示,其中OA段为直线,AB段是与OA相切于A点的曲线,BC是平滑的曲线,则A、B、C各点对应的位置坐标及加速度,以下说法正确的是( )
A.xA=h,aA=0 B.xB=h,aB=g C.xB=h+,aB=0 D.xC=h+,aC>g
答案:C
32.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物块间用一轻弹簧连接,放在倾角为θ的粗糙斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数均为μ.平行于斜面、大小为F的拉力作用在m1上,使m1、m2一起向上作匀加速运动,斜面始终静止在水平地面上,则 ( )
A.弹簧的弹力为 B.弹簧的弹力为+μm2gsinθ
C.地面对斜面的摩擦力水平向左 D.地面对斜面的摩擦力水平向右
③
F
θ
④
F
θ
F
①
F
②
答案:AC
35、如图所示,用相同材料做成的质量分别为m1、m2的两个物体中间用一轻弹簧连接。在下列四种情况下,相同的拉力F均作用在m1上,使m1、m2作加速运动:①拉力水平,m1、m2在光滑的水平面上加速运动。②拉力水平,m1、m2在粗糙的水平面上加速运动。③拉力平行于倾角为θ的斜面,m1、m2沿光滑的斜面向上加速运动。④拉力平行于倾角为θ的斜面,m1、m2沿粗糙的斜面向上加速运动。以△l1、△l2、△l3、△l4依次表示弹簧在四种情况下的伸长量,则有( )
A、△l2>△l1 B、△l4>△l3 C.、△l1>△l3 D、△l2=△l4
答案:D
36. 、两个小球质量分别为、,由两轻质弹簧连接(如图所示),处于平衡状态,下列说法正确的是( )
、将球上方弹簧剪断的瞬时,的加速度为零,的加速度为零;
、将球上方弹簧剪断的瞬时,的加速度不为零,的加速度为零;
、将球下方弹簧剪断的瞬时,的加速度不为零,的加速度为零;
、将球下方弹簧剪断的瞬时,的加速度不为零,的加速度不为零;
答案:BD
一水平轻弹簧系住,并用倾角为60°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态,当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )
A.0 B.大小为g,方向竖直向下
C.大小,方向垂直木板向下 D.大小为2g,方向垂直木板向下
答案:D
6.如图所示,劲度系数为k1的轻弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物体2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态,现用力将物体1缓慢是竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面,在此过程中,物块2的重力势能增加了,物块1的重力势能增加了.
6.,(m1+m2)g2()
29.如图所示,一个劲度系数为k的轻弹簧竖立在桌面上,弹簧的下端固定于桌面上,上端与一质量为M的金属盘固定连接,金属盘内放一个质量为m的砝码,现让砝码随金属盘一起在竖直方向作简谐振动.为了保证砝码在振动过程中不脱离金属盘,则振动幅度最大不能超过多少?
29.(m+M)g/k
34.A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知木块A、B的质量分别为0.42kg和0.40kg,轻弹簧的劲度系数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取10m/s2)求:
(1)使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中,力F的最大值.
(2)若木块A由静止开始做匀加速运动,直到A、B分离的过程中,弹簧的弹性势能减小了0.248J,求在这个过程中力F对木块做的功是多少?
34.(1)4.41N(2)0.0964J
17.(9分)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物体A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态。现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,当物块B刚要离开C时,求
(1)物块A的加速度大小;
(2)从开始到此时物块A的位移大小。
2.4.6
(已知重力加速度为g)
17.(9分)解答:(1)当B刚离开C时,设弹簧的伸长量为x2,以B为研究对象,根据力的平衡 …………2分
以A为研究对象,设A的加速度为a,
根据牛顿第二定律 …………2分
联立解得 …………1分
(2)设未施力F时弹簧的压缩量为x1,以A为研究对象,
根据力的平衡 …………2分
由题意知,物块A的位移 …………1分
联立解得 …………1分
6.如图,在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动,在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧,当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中,下列说法正确的是( )
A.物块接触弹簧后即做减速运动
B.物块接触弹簧后先加速后减速
C.当弹簧处于压缩量最大时,物块的加速度不等于零
D.当物块的速度为零时,它所受的合力不为零
8.如图,质量均为的、两球之间系着一条不计质量的轻弹簧,放在光滑的水平面上,球紧靠墙壁,今用力将球向左推压弹簧,平衡后,突然将力撤去的瞬间,则( )
A.A球的加速度为a = F/m
B.A球的加速度为零
C.B球的加速度为a = F/m D.B球的加速度为零
例2:(2005年全国理综II卷)如图,质量为的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体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向。现在挂钩上升一质量为的物体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。
解:开始时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,有 kx1=m1g ①
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x2,有
kx2=m2g ②
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,弹簧性势能的增加量为
△E=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③
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
④
由③④式得 ⑤
由①②⑤式得
⑥
综上举例,从中看出弹簧试题的确是培养、训练学生物理思维和反映、开发学生的学习潜能的优秀试题。弹簧与相连物体构成的系统所表现出来的运动状态的变化,是学生充分运用物理概念和规律(牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、动量定理、动量守恒定律)巧妙解决物理问题、施展自身才华的广阔空间,当然也是区分学生能力强弱、拉大差距、选拔人才的一种常规题型。因此,弹簧试题也就成为高考物理的一种重要题型。而且,弹簧试题也就成为高考物理题中一类独具特色的考题
2、如图2所示,两个木块质量分别为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,直到它刚离开上面的弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为:
分析和解:此题用整体法求最简单。由题意可将图2改为图3所示,这样便于分析求解,当m1、m2视为一系统(整体)时,整个系统处于平衡状态,即∑F=0
评析:尽管此题初看起来较复杂,但只需选用整体法来分析求解,问题就会迎刃而解。
3、如图4所示,质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动。设弹簧的劲度系数为k,当物体离开平衡的位移为x时,A、B间磨擦力的大小等于 ( )
分析和解:此题属于简谐振动。当物体位移为x时,根据题意将M、m视为整体,由胡克定律和牛顿第二定律,得:
再选A为研究对象,使A随B振动的回复力只能是B振动的回复力只能是B对A的静磨擦力,由f=ma ③
联立①②③得,故选(D)
5、(2005年全国理综III卷)如图所示,在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量分别为mA、mB,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板。系统处一静止状态,现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,求物块B刚要离开C时物块A的加速度a和从开始到此时物块A的位移d,重力加速度为g。
解:令x1表示未加F时弹簧的压缩量,由胡克定律和牛顿定律可知
①
令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量, a表示此时A的加速度,由胡克定律和牛顿定律可知:
kx2=mBgsinθ ②
F-mAgsinθ-kx2=mAa ③
由②③式可得 ④
由题意 d=x1+x2 ⑤
由①②⑤式可得 ⑥
例3:如图5所示,一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的轻弹簧和细绳上,l1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向的夹角为θ,12水平拉直,物体处于平衡状态,现将12剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
解析:设l1上拉力为T1,l2上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下,保持平衡。
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,方向为T2反方向。
如果将图5中的轻弹簧l1改为长度相同的细绳,如图6所示,其它条件不变,求剪断l2的瞬间物体的加速度。
例4:如图7所示,A、B两球质量相等,A球用不能伸长的轻绳系于0点,B球用轻弹簧系于o’点,o与o’点在同一水平面上分别将A、B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处于水平,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球达到各自惫点的正下方时,两球仍处在同一水平面上,试比较此时两球的动能的大小。
解析:A球下摆过程中只有重力做功,则A球达到悬点正下方时,动能EKA=mgl。B球下摆时,除重力做功外,弹簧弹力也做功,弹簧及小球B构成系统机械能守恒,则摆到o’点正下方时有:
例2 如图1所示,小圆环重固定的大环半径为R,轻弹簧原长为L(L<2R),其劲度系数为k,接触光滑,求小环静止时。弹簧与竖直方向的夹角。
解析 以小圆环为研究对象,小圆环受竖直向下的重力G、大环施加的弹力N和弹簧的弹力F。若弹簧处于压缩状态,小球受到斜向下的弹力,则N的方向无论是指向大环的圆心还是背向大环的圆心,小环都不能平衡。因此,弹簧对小环的弹力F一定斜向上,大环施加的弹力刀必须背向圆心,受力情况如图2所示。根据几何知识,“同弧所对的圆心角是圆周角的二倍”,即弹簧拉力N的作用线在重力mg和大环弹力N的角分线上。所以
另外,根据胡可定律:
解以上式得:
即
只有正确分析出弹簧处于伸长状态,因而判断出弹力的方向成了解决问题的思维起点。
例3 已知弹簧劲度系数为k,物块重为m,弹簧立在水平桌面上,下端固定,上端固定一轻质盘,物块放于盘中,如图3所示。现给物块一向下的压力F,当物块静止时,撤去外力。在运动过程中,物块正好不离开盘,求:
(1)给物块所受的向下的压力F。
(2)在运动过程中盘对物块的最大作用力。
解析 (1)由于物块正好不离开盘,可知物块振动到最高点时,弹簧正好处在原长位置,所以有:
由对称性,物块在最低点时的加速度也为a,因为盘的质量不计,由牛顿第二定律得:
物块被压到最低点静止时有:
由以上三式得:
(2)在最低点时盘对物块的支持力最大,此时有:,解得。
的内部有一直立的轻弹簧。弹簧下端固定于容器内部底部,上端系一带正电、质量为m的小球在竖直方向振动,当加一向上的匀强电场后,弹簧正好在原长时,小球恰好有最大速度。在振动过程中球形容器对桌面的最小压力为0,求小球振动的最大加速度和容器对桌面的最大压力。
解析 因为弹簧正好在原长时,小球恰好速度最大所以有:
小球在最高点时容器对桌面的压力最小,有:
此时小球受力如图6所示,所受合力为
由以上三式得小球的加速度。
显然,在最低点容器对桌面的压力最大,由振动的对称性可知小球在最低点和最高点有相同的加速度,所以。
解以上式子得:
所以容器对桌面的压力
例2 如图2所示,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(但不栓接),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. B. C. D.
解析:我们把m1、m2看成一个系统,当整个系统处于平衡状态时,整个系统受重力和弹
力,即
当上面木块离开弹簧时,受重力和弹力,则
例4 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xo如图4所示。一物块从钢板正上方距离为3x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。它们到达最底点后又向上运动。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。
解析:本题涉及两个物理过程,第一过程就是m下落与钢板的作用过程,第二过程就是2m下落与钢板的作用过程。第一过程包括:自由落体、碰撞、振动3个过程;第二过程包括:自由落体、碰撞、振动、竖直上抛4个过程。此题涉及的物理过程有4个,用到的物理规律和公式有4个,它将动量守恒和机械能守恒完美地统一在一起,交替使用,可以说是一道考查考生能力的好试题。
物块与钢板碰撞时的速度由机械能守恒或自由落体公式可求得 (1)
设v1表示质量为m的物块、钢板碰撞后一起向下运动的速度,因碰撞时间极短,系统所受外力远小于相互作用的内力,符合动量守恒,故 (2)
设刚碰完时弹簧的弹性势能为Ep,当它们一起回到O点时,弹簧无形变,弹簧势能为零,根据题意,由机械能守恒得 (3)
设v2表示质量为2m的物块与钢板碰后开始一起向下运动的速度,由动量守恒,则有(4)
设刚碰完时弹簧势能为Ep,,它们回到O点时,弹性势能为零,但它们仍继续向上运动,设此时速度为v2,则由机械能守恒定律得 (5)
在上述两种情况下,弹簧的初始压缩量都是,故有 (6)
当质量为2m的物块与钢板一起回到O点时,弹簧的弹力为零,物块与钢板只受到重力的作用,加速度为g,一过O点,钢板受到弹簧向下的拉力作用,加速度大于g,由于物块与钢板不粘连,物块不可能受到钢板的拉力,其加速度仍为g,方向向下,故在O点物块与钢板分离。分离后,物块以速度v竖直上升,由竖直上抛最大位移公式得 (7)
即物块向上运动到达的最高点距O点的距离。
1.如图9-8所示,小球在竖直力F作用下将竖直弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度变为零为止,在小球上升的过程中
A.小球的动能先增大后减小
B.小球在离开弹簧时动能最大
C.小球的动能最大时弹性势能为零
D.小球的动能减为零时,重力势能最大
图9—8 图9—9
2.(2000年春)一轻质弹簧,上端悬挂于天花板,下端系一质量为M的平板,处在平衡状态.一质量为m的均匀环套在弹簧外,与平板的距离为h,如图9-9所示.让环自由下落,撞击平板.已知碰后环与板以相同的速度向下运动,使弹簧伸长.
A.若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总动量守恒
B.若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总机械能守恒
C.环撞击板后,板的新的平衡位置与h的大小无关
D.在碰后板和环一起下落的过程中,它们减少的动能等于克服弹簧力所做的功
O x1 x2 X/CM
F/N
F1
弹簧问题
一、弹簧的弹力(共点力的平衡)
1.一个轻弹簧下端挂10N的重物,弹簧伸长2cm,现挂一重物后,弹簧伸长3cm,问所挂重物的重力是多少?假设弹簧的形变是弹性形变。
2.图示是某弹簧的弹力F和其长度x的关系图象,该弹簧的劲度系数k等于多少?
甲
乙
3.如图所示,物块质量为M,与甲、乙两弹簧相连接,乙弹簧与地面连接,甲、乙两弹簧质量不计,其劲度系数分别为k1、k2,起初甲弹簧处于自由长度,现用手将甲弹簧的A端缓慢上提,使乙弹簧产生的弹力大小变为原来的2/3,则A端上移的距离可能为多少?
4、如图,质量为m和M的两块木板由轻弹簧连接,置于水平桌面上。试分析:在m上加多大压力F,才能在F撤去后,上板弹起时刚好使下板对桌面无压力。
5、一个重为G的小圆环套在一个竖直放置的半径为R的光滑大圆环上,小圆环有一根劲度系数为k,自然长度为L(L<2R)的轻质弹簧系着,弹簧的另一端固定在大圆环的最高点A上,如图,当小环静止时,弹簧与竖直方向之间的夹角为多大?
13、如图,质量为M的箱子静止在水平地面上,箱顶用质量不计的弹簧挂有一质量为m的物体,物体静止。现将物体下拉一小段距离后有静止释放,物体便上下振动起来,若空气阻力不计,物体在振动的过程中,关于箱子对地面的压力大小的说法正确的是( )
A、不会小于(M+m)g B、不会等于(M+m)g
C、不会大于(M+m)g D、以上答案均不对
24.(10分)在木块上固定一个弹簧测力计,弹簧测力计下端吊一个光滑的小球。将此装置一起放在倾角为θ的斜面上,如图4—17所示。木板对斜面静止时弹簧测力计的示数为F1;木板沿着斜面向下滑,弹簧测力计的示数为F2。求木板与斜面间的动摩擦因数。
26.(12分)一劲度系数k=8000N/m的轻弹簧,两端各系着一个物体,竖直静止在水平地面上,如图所示。上面物体A的质量为2kg,下面物体B的质量为6kg。对A施以向上的力,使A向上做匀加速直线运动,经过0.1s,B物体刚要离开地面。设整个过程中弹簧处于弹性限度内,求该过程中所施向上力的最小值和最大值。
a
V
5.如图1-9-16所示,小车沿水平面做直线运动,小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹簧压向左壁,小车向右加速运动.若小车向右加速度增大,则车左壁受物块的压力N1和车右壁受弹簧的压力N2的大小变化是 [ ]
A.N1不变,N2变大 B.N1变大,N2不变
C.N1、N2都变大 D.N1变大,N2减小
3Xo
26、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Xo,如图所示。一物块从钢板正上方距离为 3Xo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O点的距离。
27.如图4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?
二、弹簧弹力作用下的运动(动力学)
A
B
6、在图中,质量相同的A、B两小球用轻质弹簧连接,A球用细线悬挂起来,两球均处于静止状态,如果把细线轻轻剪断,求剪断细线瞬间,A、B两球的加速度是多少?
a2
a1
7、如图,一升降机竖直向上做加速运动,加速度大小为a1=2m/s2。在升降机内用一轻质弹簧挂一木块,木块的质量为m=2kg某一瞬间,木块相对升降机竖直向下的加速度a2=5m/s2。求此时弹簧对木块的拉力大小。(g=10m/s2)
6.原来匀速运动的升降机内,有一被伸长的弹簧拉住的质量为m的物体A静止在地板上,如图所示。现发现A突然被弹簧拉向右方。由此可以判断,此时升降机的运动可能是 [ ]
A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降
8、如图,质量为m的小球在自由下落一段时间后,与一竖直放置的劲度系数为k的轻弹簧接触。从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中,小球运动的情况是( )
A、一直加速B、先减速后加速C、先加速后减速D、加速度方向不变
9、如图,在原来静止的木箱内放有A物体,A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止。现发现A突然被弹簧拉动,则木箱的运动情况可能是( )
A、加速下降 B、减速上升 C、匀速向右运动 D、加速向左运动
10、如图,小车上有一钢球搁在竖直放置的被压缩的轻弹簧上端,并与车一起匀速向右运动,若弹簧被突然释放,钢球从弹簧上弹出,不计空气阻力,则小车的速度将( )
A、增大 B、减小 C、不变 D、不能判定
25.(12分)如图所示,轻弹簧的劲度系数为k,一端固定,其正下方系质量为m的物体。开始时用托盘托住物体使弹簧不形变。令托盘向下以加速度为a(a<g)做匀加速直线运动,求物体做匀加速直线运动的时间。
11、如图,质量为M的框架放在水平地面上,一轻质弹簧固定在框架上,下端拴一个质量为m的小球,当小球上下振动时,框架始终没有跳起,在框架对地面压力为零的瞬间,小球加速度大小为( )
A、g B、(M-m)g/m C、0 D、(M+m)g/m
A B F
12、如图,质量为m的A、B两球之间系着一条质量不计的轻质弹簧,放在光滑的水平面上,A球紧靠墙壁。现用力F将B球向左推压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间,A、B两球的加速度分别是多少?
B
5.如图所示,在光滑的水平面上,放置两个质量相等的物块A和B,B物块上装有一个水平的轻弹簧。B物块处于静止,物块A以速度v向B运动,并与B发生碰撞,以下说法正确的是 [ ]
A.当A的速度减为0时,弹簧的压缩量最大 B.当A、B的速度相等时,弹簧的压缩量最大
C.当弹簧压缩量最大时,B的速度也最大 D.当弹簧压缩量最大时A和B的动能之和最小
B
A
5.光滑桌面上放有质量分别为m1、m2的A、B两木块(m1≠m2),中间夹有一根用细线缚住处于压缩状态的轻弹簧,如图所示,当烧断细线,木块被弹簧弹开的过程中,两木块 [ ]
A.速度大小与质量成反比成过急 B.加速度大小相等
C.所受冲量的大小相等 D.动能与质量成反比
A
B
3.若 A、B两者质量相同,则碰撞过程中弹簧处于最大压缩状态时,一定是 [ ]
当A的速度为零时 B.当A、B速度相等时
C.当B刚开始运动时 D.当B的速度等于v时
三、机械能(势能)
2.两个木块1和2中间用轻弹簧相连接,放在光滑水平面上,木块2靠着竖直墙。现用木块1压缩弹簧,并由静止释放,这时弹簧的弹性势能为E0,如图所示。这以后的运动过程中,当弹簧伸长为最长时,木块1的速度为v,弹簧的弹性势能为E1;当弹簧压缩为最短时,木块的速度为v′,弹簧的弹性势能为E2。则 [ ]
A.v=v′ B.E1=E2=E0 C.E1=E2<E0 D.E1≠E2
A
B
16.如图所示,在光滑水平面上有一个质量为m1的物体A,侧面固定一根弹簧,另一个质量为m2的物体B以水平速度v撞击弹簧,则能使弹簧具有的最大弹性势能为____.
B
A
2.如图所示,轻质弹簧两端连着物体A和B,放在光滑的水平面上,物体A被质量为m水平速度为v0的子弹射中并留在物体A内,已知物体A的质量是物体B的质量的3/4,子弹质量是物体B的质量的1/4,弹簧的劲度系数为k。求
(1)第一次弹簧压缩最大时物体A的速度.
(2)弹簧对物体B所做的功.
B
A
12.如图所示,在光滑桌面上用细线缚住一根压缩状态的轻弹簧,两端分别放有两个小球A和B.当绕断细线,弹簧释放,把A、B两球弹出,测得落地处离桌边的水平距离分别为sA=5m,sB=15m.则A、B两球所受弹簧冲量之比为____;两球质量之比为____.
F
P
14、如图,一质量为M的物体放在水平地面上,其上表面安装一个劲度系数为k的轻弹簧,现用手拉弹簧上端P缓慢向上移动,直到物体离开地面一段距离,在这一过程中,P点的位移是H(开始时弹簧为原长)则物体的重力势能增加了多少?
F
8.如图所示,小球在竖直力F的作用下将竖直轻弹簧压缩。若将力F突然撤去,小球将向上弹起并离开弹簧一直到小球的速度达到零时为止。在小球上升的过程中 [ ]
A.小球的动能先增加后减少 B.小球在离开弹簧时动能最大
C.小球动能最大时弹簧的弹性势能为零 D.小球动能减为零时,重力势能最大
H
L
18.如图所示,长为L的轻弹簧竖直地固定在水平地面上质量为m的小球从距离地面H处由静止开始下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x。设小球下落过程中受到恒定空气阻力f。则弹簧最短时所具有的弹性势能Ep=______。
H
L
18.如图所示,长为L的轻弹簧竖直地固定在水平地面上质量为m的小球从距离地面H处由静止开始下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x。设小球下落过程中受到恒定空气阻力f。则弹簧最短时所具有的弹性势能Ep=______。
a
b
a
b
四、动量
15、物体a和b用轻绳悬挂在轻弹簧下静止不动,如图,a物体的质量为m。b物体的质量为M。连接ab的绳突然断开后,物体a上升经某一位置时速度大小为v,这时物体b下落的速度大小为v’,如图,在这段时间里弹簧的弹力对物体a的冲量为多少?
A
B
C
6.如图所示,一轻质弹簧与重力为m的小球组成弹簧振子。小球在竖直方向上A、B两点间作简谐振动,O为平衡位置,振子的振动周期为T。某时刻振子正经过C点向上运动。从此时刻开始少半个周期过程中(OC=h) [ ]
A.重力做功2mgh B.重力的冲量为1/2mgT
C.回复力的冲量为零 D.回复力做功为零
B O A
五、机械振动
16、如图一弹簧振子正在AB间做间谐运动,其振动的周期为1.2s,O点为其平衡位置,那么振子第一次从A运动到B所需时间为多少秒,若AB间的距离为10cm,则振子的振幅为多少?
k1 m k2
17、某两个轻弹簧的劲度系数分别为k1、k2,它们与同一个质量为m的小球组成的弹簧振子的固有频率分别为0.3HZ和0.4HZ。现将它们与该小球组成如图的弹簧振子,则该振子做间谐运动的固有频率为多大?(设一切阻力不计)
k m k
18、质量为M的物体左右两端各连接一根劲度系数为k,处于自然长度的轻弹簧,用外力把物体M压向一边,释放后使其无摩擦地振动,当M在左侧最大位移的瞬间,将一质量为m的物体轻放到M上,已知m与M间的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)问:1)振动的振幅、周期有何变化?2)要使m与M一起振动,振幅不能超过多少?
A
B
19、如图,质量为m的物块A放在木板B上,而B固定在竖直轻弹簧上。若使A随B一起沿竖直方向做间谐运动而始终不脱离,则充当A的回复力的是什么力?当A的速度达到最大时,A对B的压力大小为多少?
a O b
k A B c
20、如图,mA=250kg,mB=500kg,轻弹簧的劲度系数k=10N/m,并与A相连,水平台面光滑。现用手推小物块B将弹簧从平衡位置O压缩到a点(弹簧发生的是弹性形变,A、B均可视为质点)则放手后经过多长时间A、B会分离?若分离时B的速度为Vb=1m/s,B与墙bc碰撞仍以原速率返回,bO之间距离x应满足什么条件,才能使B在返回时恰好于O点与A相碰(B与墙碰撞的时间不计)
21、如图,劲度系数为k的轻弹簧上端固定,下端挂一质量为m的小物体,系统原来静止,现竖直向下拉一下物体(弹簧仍在弹性限度内)然后放手,试证明物体做间谐运动。
六、综合
2.如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中 [ ]
A.动量守恒、机械能守恒 B.动量不守恒、机械能不守恒
C.动量守恒、机械能不守恒 D.动量不守恒、机械能守恒
32.如图所示,质量均为m的木块a、b,其间用一轻质弹簧连接后组成一个系统,置于光滑的水平面上,a左侧处有一竖直挡板,现将b压向a,弹簧被压缩,然后突然释放,若弹簧刚恢复到原长时,b的速度大小为v,则在以后的运动过程中 [ ]
每当弹簧恢复原长时,a、b两个物体的速度总是一个为零,一个为v
B.每当弹簧最长或最短时,a.b的速度的大小都是v/2
C.在弹簧最长或最短时,系统动能都最小
D.任意时刻系统的总机械能都是1/2mv2,系统的总动量都是mv
B
A
36.质量分别为2.0kg和1.0kg的木块A和B,中间夹着一个被压缩的轻弹簧,其弹性势能为30J,放在高为1.0m的光滑水平台面上,水平台面长度L大于弹簧原长L0,如图所示,弹簧释放后,A、B落在水平地面上与平台距离分别为sA和sB,落地时的动能分别为EkA和EkB,则 [ ]
A.EkA=EkB,sA>sB B.EkA=EkB,sA <sB C.EkA>EkB,sA<sB D.EkA<EkB,sA <sB
C
B
1.如图所示,A、B、C三物块质量均为m,置于光滑水平台面上.B和C间夹有原已完全压紧不能再压缩的弹簧,两物块用绳相连,使弹簧不能伸展,物块A以初速v0沿B、C连线方向向B运动,相碰后,A与B粘合在一起,然后连接B和C的细绳因受扰动而突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离,脱离弹簧后C的速度为v0.
(1)求弹簧所释放的势能ΔE.
(2)若更换B、C间的弹簧,当物块A以初速v向B运动,物块C在脱离弹簧后的速度为2v0,则弹簧所释放的势能△E′是多少?
(3)若情况(2)中的弹簧与情况(1)中的弹簧相同,为使物块C在脱离弹簧后的速度仍为2v0,A的初速v应为多大?
B
A
2.如图所示,高出地面1.25m的光滑平台上,靠墙放着质量为4kg的物体A,用手把质量为2kg的物体B经轻质弹簧压向物体A,保持静止(弹簧与A、B不系牢),此时弹簧具有的弹性势能是100),在A和B之间系一细绳,细绳的长度大于弹簧的自然长度,放手之后,物体B向右运动,把细绳拉断,物体B落在离平台水平距离为2m的地面上,求
(1)在此过程中,墙壁对物体A的冲量.
B
A
(2)细绳对物体A做的功.
8.如图所示,在光滑的水平面上放有两个小球A和B,其质量mA<mB,B球上固定一轻质弹簧,若将A球以速率v去碰撞静止的B球,下面说法中正确的是 [ ]
A.当弹簧压缩量最大时,两球速率都最小 B.当弹簧恢复原长时,B球速率最大
C.当A球速率为零时,B球速率最大 D.当B球速率最大时,弹性势能不为零
14.矩形滑块由上、下两层不同材料固定在一起组成,置于光滑水平面上,一颗子弹以一定水平速度射向滑块.若射中滑块上层,子弹将穿出;若射中下层,子弹将嵌入,比较这两种情况,错误的是 [ ]
A.射入下层时,系统(子弹和滑块)损失的动能较大
B.射入下层时,子弹和滑块摩擦产生的热量较多
C.射入上层时,子弹损失的动能较大 D.射入上层时,滑块动量的变化较小
A
B
24.如图所示,一轻质弹簧两端连着物体A、B放在光滑的水平面上,若物体A被水平速度为v0的子弹射中,并后者嵌在物体A的中心,已知物体A的质量是物体B质量的3/4,子弹质量是物体B的1/4,弹簧被压缩到最短时,求物体A、B的速度.
B
A
5.如图6-17所示,质量相同的木块A和B,其间用一轻质弹簧相连,置于光滑的水平桌面上,C为竖直坚硬挡板,今将B压向A,弹簧被压缩,然后突然释放B,若弹簧刚恢复原长时,B的速度大小为v,那么当弹簧再次恢复原长时,B的速度大小应为 [ ]
A.0 B.v/2 C.V D.
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