弹簧质量块模型过程分析

第1页共20页过程分析之弹簧如图11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A．11kgmB.22kgmC.21kgmD.22kgm如图所示，劲度系数为2k的轻弹簧B竖直固定在桌面上．上端连接一个质量为m的物体，用细绳跨过定滑轮将物体m与另一根劲度系数为1k的轻弹簧C连接。当弹簧C处在水平位置且没发生形变时．其右端点位于a位置。现将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时，弹簧B对物体m的弹力大小为mg32，则ab间的距离为________。如图所示，两根轻弹簧AC和BD，它们的劲度系数分别为k1和k2，它们的D端分别固定在质量为m的物体上，A、B端分别固定在支架和正下方地面上，当物体m静止时，上方的弹簧处于原长；若将物体的质量增加了原来的2倍，仍在弹簧的弹性限度内，当物体再次静止时，其相对第一次静止时位置下降了（）A．B．C．D．如图10所示，劲度系数为k1的轻质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块2拴接，下端压在桌面上（不拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，在此过程中物块2的重力势能增加了多少？物块1的重力势能增加了多少？如图所示，重80N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为10cm，劲度系数为1000N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为8cm。现用一测力计沿斜面向上拉物体。若物体与斜面间的最大静摩擦力为25N，当弹簧的长度仍为8cm时，测力计的示数可能为A．10NB．20NC．40ND．60Nm1m2K2K1图11m1m212k1K2图10第2页共20页如图所示，在水平板的左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧．紧贴弹簧放一质量为m的滑块，此时弹簧处于自然长度．已知滑块与板之间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现将板的右端缓慢抬起(板与水平面的夹角为θ)，直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小F随夹角θ的变化关系可能是()ABCD用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面方向拉住质里为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L。斜面倾角为30°，如图所示。则物体所受摩擦力A．等干零B．大小为12mg，方向沿斜面向下C．大小为32mg，方向沿斜面向上D．大小为mg，方向沿斜面向上第3页共20页如图，一倾角为的斜面固定在水平地面上，一质量为m有小球与弹簧测力计相连在一木板的端点处，且将整个装置置于斜面上，设木板与斜面的动摩擦因数为，现将木板以一定的初速度0v释放，不熟与木板之间的摩擦不计，则（ABC）A．如果0，则测力计示数也为零B．如果tan，则测力计示数大于sinmgC．如果tan，则测力计示数等于sinmgD．无论取何值，测力计示数都不能确定如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法中正确的有A．当A、B加速度相等时，系统的机械能最大B．当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大C．当A、B的速度相等时，A的速度达到最大D．当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大如图所示，A、B质量均为m，叠放在轻质弹簧上，当对A施加一竖直向下的力，大小为F，将弹簧压缩一段，而且突然撤去力F的瞬间，关于A的加速度及A、B间的相互作用力的下述说法正确的是（）A、加速度为0，作用力为mg。B、加速度为F/2m，作用力为mg+F/2C、速度为F/m，作用力为mg+FD、加速度为F/2m，作用力为（mg+F）/2如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一质量为m1的箱子，箱中有一质量为m2的物体．当箱静止时，弹簧伸长L1，向下拉箱使弹簧再伸长L2时放手，设弹簧处在弹性限度内，则放手瞬间箱对物体的支持力为：()A.gmLL212)1(B.gmmLL))(1(2112C.gmLL212D.gmmLL)(2112第4页共20页如图所示，静止在水平面上的三角架质量为M，它用两质量不计的弹簧连接着质量为m的小球，小球上下振动，当三角架对水平面的压力为mg时，小球加速度的方向与大小分别是（）A．向上，/MgmB。向下，/MgmC．向下，gD。向下，()/Mmgm如图所示，一端固定在地面上的竖直轻弹簧，在它的正上方高H处有一个小球自由落下，落到轻弹簧上，将弹簧压缩。如果分别从1H和2H（12HH）高处释放小球，小球落到弹簧上将弹簧压缩的过程中获得的最大动能分别为1kE和2kE，在具有最大动能时刻的重力势能分别为1pE和2pE，比较1kE、2kE和1pE、2pE的大小正确的是（）A．12kkEE，12ppEEB。12kkEE，12ppEEC．12kkEE，12ppEED。12kkEE，12ppEE如图所示，固定在水平面上的竖直轻弹簧上端与质量为M的物块A相连，静止时物块A位于P处，另有一质量为m的物块B，从A的正上方Q处自由下落，与A发生碰撞立即具有相同的速度，然后A、B一起向下运动，将弹簧继续压缩后，物块A、B被反弹，下面有关的几个结论正确的是（）A．A、B反弹过程中，在P处物块B与A分离B．A、B反弹过程中，在P处物块A具有最大动能C．B可能回到Q处D．A、B从最低点向上运动到P处的过程中，速度先增大后减小22（2006年江苏卷）如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止，则下列说法正确的是（）A．A和B均做简谐运动B．作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比C．B对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功D．B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功如图1所示，一根轻弹簧上端固定在O点，下端栓一个钢球P，球处于静止状态。现对球施加一个方向向右的外力F，第5页共20页使球缓慢偏移，在移动中的每一个时刻，都可以认为钢球处于平衡状态。若外力F方向始终水平，移动中弹簧与竖直方向的夹角θ＜90°且弹簧的伸长量不超过弹性限度，则下面给出的弹簧伸长量x与cosθ的函数关系图象中，最接近的是（）如图所示，轻弹簧下端挂一个质量为M的重物，平衡后静止在原点O．现令其在O点上下做蔺谐振动，图中哪一个图像能正确反映重物的加速度a随位移x变化的关系(沿x轴方向的加速度为正)。(B)如图a所示，水平面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态.现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做匀加速直线运动，如图b所示.研究从力F刚作用在木块A的瞬间到木块B刚离开地面的瞬间这个过程，并且选定这个过程中木块A的起始位置为坐标原点，则下列图象中可以表示力F和木块A的位移x之间关系的是（）如图所示，劲度数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了0x，此时物体静止。撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为40x。物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则A．撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为0kxgmC．物体做匀减速运动的时间为02xgD．物体开始抽左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为0()mgmgxk图1FxOFxOFxOFxOFABCDABaABbF第6页共20页A、B两球质量分别为m1与m2，用一劲度系数为k的弹簧相连，一长为l1的细线与m1相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端拴在竖直轴OO/上，如图7所示，当m1与m2均以角速度ω绕OO/做匀速圆周运动时，弹簧长度为l2。求：（1）此时弹簧伸长量多大？绳子张力多大？（2）将线突然烧断瞬间两球加速度各多大？解析：m2只受弹簧弹力，设弹簧伸长Δl，满足kΔl=m2ω2(l1＋l2)∴弹簧伸长量Δl=m2ω2(l1＋l2)/k对m1，受绳拉力T和弹簧弹力F做匀速圆周运动，满足：T－F=m1ω2l1绳子拉力T=m1ω2l1＋m2ω2(l1＋l2)（2）线烧断瞬间A球加速度a1=F/m1=m2ω2(l1＋l2)/m1B球加速度a2=F/m2=ω2(l1＋l2)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，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）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：（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。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。第7页共20页如图19所示，A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上，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对木块做的功此题难点和失分点在于能否通过对此物理过程的分析后，确定两物体分离的临界点，即当弹簧作用下的两物体加速度、速度相同且相互作用的弹力N=0时,恰好分离.当F=0（即不加竖直向上F力时），设A、B叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为x，有ABABm+mgkx=(m+m)gxk()即=①对A施加F力，分析A、B受力如右图所示对AAAF+N-mg=ma②对B''BBkx-N-mg=ma③可知，当N≠0时，AB有共同加速度a=a′，由②式知欲使A匀加速运动，随N减小F增大.当N=0时，F取得了最大值Fm,即mAF=m(g+a)=4.41N又当N=0时，A、B开始分离，由③式知，此时，弹簧压缩量BBm(a+g)kx'=m(a+g)x'=k④AB共同速度2v=2a(x-x') ⑤由题知，此过程弹性势能减少了WP=EP=0.248J设F力功WF，对这一过程应用功能原理2FABABp1W=(m+m)v+(m+m)g(x-x')-E2⑥联立①④⑤⑥，且注意到EP=0.248J可知，WF=9.64×10-2J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21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。设物体与平板一起向下运动的距离为x时，物体受重力mg，弹簧的弹力F=kx和平板的支持力N作用。据牛顿第二定律有：mg-kx-N=ma得N=mg-kx-ma当N=0时，物体与平板分离，所以此时kagmx)(因为221atx，所以kaagmt)(2图20图19a图21第8页共20页如图甲所示，一根轻质