物理思维训练题.doc

三、含弹簧的物理模型 纵观历年的高考试题，和弹簧有关的物理试题占有相当大的比重．高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题，这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能问题等，几乎贯穿了整个力学的知识体系．为了帮助同学们掌握这类试题的分析方法，现将有关弹簧问题分类进行剖析． 对于弹簧，从受力角度看，弹簧上的弹力是变力；从能量角度看，弹簧是个储能元件．因此，弹簧问题能很好地考查学生的综合分析能力，故备受高考命题老师的青睐．题目类型有：静力学中的弹簧问题，动力学中的弹簧问题，与动量和能量有关的弹簧问题． 思维发散3、 如图1所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上。②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用。③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动。④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零，以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量，则四者关系是 . ① ② ③ ④ (2) 如图所示，物体A和B的质量均为m，它们通过一劲度系数为k的轻弹簧相连，开始时B放在地面上，A、B都处于静止状态．现用手通过细将A向上提升，B刚要离开地面，弹簧一直处于弹性限度内．则①～④问的条件：用手通过细绳缓慢地将A向上提①当刚开始没有用手提细绳时，弹簧是处于伸长状态还是压缩状态？弹簧的形变量x1为多大？ ②当用手提细绳至B刚要离开地面时，弹簧是处于伸长状态还是压缩状态？弹簧的形变量x2为多大？ ③A被提升的距离L1④此过程中初、末状态的弹性势能有什么关系？手所做的功W1为多大？ 下列⑤～⑧问的条件：用手通过细绳将A向上提当刚开始没有用手提细绳时，弹簧是处于伸长状态还是压缩状态？弹簧的形变量x1为多大？当用手提细绳至B刚要离开地面时，弹簧是处于伸长状态还是压缩状态？弹簧的形变量x2为多大？ A被提升的距离LW2为多大？ (3)如图3-2甲所示，两木块A、B的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，两弹簧分别连接A、B，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提木块A，直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零，则在此过程中A和B的重力势能共增加了多少? (3)一弹簧秤秤盘的质量m1＝1.5 kg，盘内放一质量m2＝10.5 kg的物体P，弹簧的质量不计，其劲度系数k＝800 N/m，整个系统处于静止状态，如图3-3所示．现给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，已知在最初0.2 s内F是变化的，在0.2 s后是恒定的，求F的最大值和最小值．(取g＝10 m/s2) (4)如图3-4所示，用轻弹簧将质量均为m＝1 kg的物块A和B连接起来，将它们固定在空中，弹簧处于原长状态，A距地面的高度h1＝0.90 m．同时释放两物块，A与地面碰撞后速度立即变为零，由于B压缩弹簧后被反弹，使A刚好能离开地面(但不继续上升)．若将B物块换为质量为2m的物块C(图中未画出)，仍将它与A固定在空中且弹簧处于原长，从A距地面的高度为h2处同时释放，C压缩弹簧被反弹后，A也刚好能离开地面．已知弹簧的劲度系数k＝100 N/m，求h2的大小． (5)用轻弹簧相连的质量均为2 kg 的A、B两物块都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图3-5所示．B与C碰撞后二者粘在一起运动，则在以后的运动中： ①当弹簧的弹性势能最大时，物体A的速度为多大？ 弹簧弹性势能的最大值是多少？ A的速度方向有可能向左吗？为什么？ （6）如图所示，在竖直方向上A、B物体通过劲度系数为的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细绳绕过光滑轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上，斜面倾角为300。用手拿住C，使细线刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行，已知B的质量为m，C的质量为4m，A的质量远大于m，重力加速度为g，细线与滑轮之间的摩擦力不计，开始时整个系统处于静止状态，释放C后它沿斜面下滑，斜面足够长，求： ①释放C物体之前弹簧的形变量以及释放C的瞬间C物体的加速度； ②当B物体的速度最大时，弹簧的伸长量； ③B物体的最大速度。 ④若C与斜面间有摩擦，且动摩擦因数为。释放C后，B物体能达到的最大速度为v，则开始时弹簧的弹性势能有多大？（注意本题直接用弹性势能公式解题不给分） 答案: (1) 当弹簧处于静止（或匀速运动）时，弹簧两端受力大小相等，产生的弹力也相等，用其中任意一端产生的弹力代入胡克定律即可求形变。当弹簧处于