物理同步练习题考试题试卷教案高中物理中的弹簧问题归类剖析文库(2)

【答案】
八、弹力做功与弹性势能的变化问题
弹簧伸长或压缩时会储存一定的弹性势能，因此弹簧的弹性势能可以与机械能守恒规律综合应用,我们用公式计算弹簧势能，弹簧在相等形变量时所具有的弹性势能相等一般是考试热点.
弹簧弹力做功等于弹性势能的减少量.弹簧的弹力做功是变力做功，一般可以用以下四种方法求解:
　(1)因该变力为线性变化，可以先求平均力，再
用功的定义进行计算;
　(2)利用图线所包围的面积大小求解;
　(3)用微元法计算每一小段位移做功，再累加求和;
　(4)根据动能定理、能量转化和守恒定律求解.
由于弹性势能仅与弹性形变量有关，弹性势能的公式高考中不作定量要求，因此，在求弹力做功或弹性势能的改变时，一般从能量的转

高考历史、文综历史专题复习【全部完成】

化与守恒的角度来求解.特别是涉及两个物理过程中的弹簧形变量相等
时，往往弹性势能的改变可以抵消或替代求解.
【例10】如图3-7-13所示，挡板固定在足够高的水平桌面上，物块和大小可忽略，它们分别带有和的电荷量，质量分别为和.两物块由绝缘的轻弹簧相连，一个不可伸长的轻绳跨过滑轮，一端与连接，另一端连接轻质小钩.整个装置处于场强为、方向水平向左的匀强电场中，、开始时静止，已知弹簧的劲度系数为,不计一切摩擦及、间的库仑力, 、所带电荷量保持不变，不会碰到滑轮.
(1)若在小钩上挂质量为的物块并由静止释放，可使物块对挡板的压力恰为零，但不会离开,求物块下降的最大距离.
(2)若的质量为,则当刚离开挡板时, 的速度多大?
【解析】 通过物理过程的分析可知，当物块刚离开挡板时，弹力恰好与所受电场力平衡，弹簧伸长量一定，前后两次改变物块质量，在第(2)问对应的物理过程中，弹簧长度的变化及弹性势能的改变相同，可以替代求解.
设开始时弹簧压缩量为，由平衡条件,可得 ①
设当刚离开挡板时弹簧的伸长量为,由，可得: ②
故下降的最大距离为: ③
由①②③三式可得: ④
(2)由能量守恒定律可知，物块下落过程中，重力势能的减少量等于物块电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和.
当的质量为时，有： ⑤
当的质量为时，设刚离开挡板时的速度为，则有： ⑥
由④⑤⑥三式可得刚离开时的速度为:
⑦
【答案】（1）（2）
【例11】如图3-7-14所示，质量为的物体经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体相连，弹簧的劲度系数为,物体都处于静止状态.一不可伸长的轻绳一端绕过轻滑轮连接物体，另一端连接一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态，物体上方的一段绳沿竖直方向.现给挂钩挂一质量为的物体并从静止释放，已知它恰好能使物体离开地面但不继续上升.若将物体换成另一质量为的物体，仍从上述初始位置由静止释放，则这次物体刚离地时物体的速度大小是多少?已知重力加速度为
【解析】 开始时物体静止，设弹簧压缩量为，则有：
悬挂物体并释放后，物体向下、物体向上运动，设物体刚要离地时弹簧伸长量为，有
不再上升表明此时物体的速度
均为零，物体己下降到其最低点,与初状态相比，由机械能守恒得弹簧弹性势能的增加量为：

物体换成物体后，物体离地时弹簧势能的增量与前一次相同，由能量关系得：
联立上式解得题中所求速度为：
【答案】
说明： 研究对象的选择、物理过程的分析、临界条件的应用、能量转化守恒的结合往往在一

高考历史、文综历史专题复习【全部完成】

些题目中需要综合使用.
九、弹簧弹力的双向性
弹簧可以伸长也可以被压缩，因此弹簧的弹力具有双向性，亦即弹力既可能是推力又可能是拉力，这类问题往往是一题多解.
【例12】如图3-7-15所示，质量为的质点与三根相同的轻弹簧相连，静止时相邻两弹簧间的夹角均为，已知弹簧对质点的作用力均为，则弹簧对质点作用力的大小可能为 ( )
A、 B、
C、 D、
【解析】 由于两弹簧间的夹角均为，弹簧对质点作用力的合力仍为，弹簧对质点有可能是拉力，也有可能是推力,因与的大小关系不确定，故上述四个选项均有可能.正确答案:ABCD
【答案】 ABCD
十、弹簧振子
弹簧振子的位移、速度、加速度、动能和弹性势能之间存在着特殊关系，弹簧振子类问题通常就是考查这些关系，各物理量的周期性变化也是考查的重点.
【例13】如图3-7-16所示，一轻弹簧与一物体组成弹簧振子，物体在同一竖直线上的间做简谐运动， 点为平衡位置;为的中点，已知，弹簧振子周期为,某时刻弹簧振子恰好经过点并向上运动,则从此时刻开始计时，下列说法中正确的是 ( )
A、时刻，振子回到点
B、时间内，振子运动的路程为
C、时刻，振子的振动位移为
D、时刻，振子的振动速度方向向下
【解析】 振子在点间的平均速度小于在点间的平均速度，时间大于，选项错误;经振子运动点以下与点对称的位置，总路程为，选项正确;经振子在点间向下运动，选项D正确.
【答案】 B D
十一、弹簧串、并联组合
　　弹簧串联或并联后劲度系数会发生变化，弹簧组合的劲度系数可以用公式计算，高中物理不要求用公式定量分析，但弹簧串并联的特点要掌握:弹簧串联时，每根弹簧的弹力相等;原长相同的弹簧并联时，每根弹簧的形变量相等.
【例14】 如图3-7-17所示，两个劲度系数分别为的轻弹簧竖直悬挂，下端用光滑细绳连接，并有一光滑的轻滑轮放在细线上;滑轮下端挂一重为的物体后滑轮下降，求滑轮静止后重物下降的距离.
【解析】 两弹簧从形式上看似乎是并联，但因每根弹簧的弹力相等，故两弹簧实为串联;两弹簧的弹力均，可得两弹簧的伸长量分别为，，两弹簧伸长量之和，故重物下降的高度为:
【答案】
十二、通电的弹簧
【例15】如
图3-7-18所示装置中，将金属弹簧的上端固定，下端恰好浸入水银，水银与电源负极相连，弹簧上端通过开关与电源正极相连.当接通开关后，弹簧的运动情况如何?
【解析】 通电弹簧相邻两匝线圈相互平行且电流同向，两匝线圈相互吸引，从而使弹簧收缩;弹簧收缩后下端离开水银，切断了电流吸引力消失，弹

高考历史、文综历史专题复习【全部完成】

簧又向下恢复原长，与水银面接触而接通电路，然后又在吸引力作用下收缩.如此反复，弹簧就不断地上下振动.
十三、物体沿弹簧螺旋运动
【例16】如图3-7-19所示，长度为的光滑钢丝绕成高度为的弹簧，将弹簧竖直放置.一中间有孔的小球穿过钢丝并从弹簧的最高点由静止释放，求经多长时间小球沿弹簧滑到最低点.
【解析】 小球沿光滑弹簧下滑时机械能守恒，可以假想在不改变弹簧上各处倾角的条件下将弹簧拉成一条倾斜直线，如图3-7-20所示，小球沿此直线下滑的时间与题中要求的时间相等.小球沿直线下滑的加速度为
由几何知识可得：;由位移公式可知：，联立上式解得：
【答案】
十四、生产和生活中的弹簧
弹簧在生产和生活中有着广泛的应用，近几年高考中也出现了不少有关弹簧应用方面的试题.
【例17】如图3-7-21所示表示某同学在科技活动中自制的电子秤原理，利用电压表示数来指示物体质量，托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动头与弹簧上端连接;当托盘中没放物 …… 此处隐藏：1731字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……