（10分）一勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上。將一質(zhì)量為2m的物體A放置彈簧上端，A物體靜止時彈簧長度為L1，將A物體向下按到彈簧長度為L2，由靜止將A物體釋放，A物體恰能離開彈簧。將物體A換成質(zhì)量為m的物體B，并將B物體向下按到彈簧長度為L2處，將B物體由靜止釋放，求B物體運動過程中離水平地面的最大高度。（已知重力加速度為g）

 

【答案】

【解析】

試題分析：物體A靜止時，設(shè)彈簧的型變量為x ，則

                        （2分）

物體A由彈簧長度為L2處開始運動到恰能離開彈簧，設(shè)此過程中彈簧減少的彈性勢能為ΔEp，由機械能守恒定律得

            （2分）

物體B由彈簧長度為L2處開始運動到離開彈簧時速度為v，由機械能守恒定律得

       （2分）

物體B離開彈簧后做豎直上拋運動，其離開彈簧的最大高度為

                           （2分）

則物體B離水平地面的最大距離為

     （2分）

考點：考查功能關(guān)系和豎直上拋運動

點評：本題難度中等，注意題干中的恰好的的臨界條件，在整個系統(tǒng)中只涉及到動能、彈性勢能和重力勢能，所以系統(tǒng)的機械能守恒，找到幾個特殊的狀態(tài)，分析能量變化是關(guān)鍵

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：2012年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試?yán)砭C物理（江蘇卷帶解析） 題型：計算題

(16 分)某緩沖裝置的理想模型如圖所示,勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與輕桿相連,輕桿可在固定的槽內(nèi)移動,與槽間的滑動摩擦力恒為f. 輕桿向右移動不超過l 時,裝置可安全工作. 一質(zhì)量為m 的小車若以速度v0 撞擊彈簧,將導(dǎo)致輕桿向右移動l4. 輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且不計小車與地面的摩擦.

(1)若彈簧的勁度系數(shù)為k,求輕桿開始移動時,彈簧的壓縮量x;
(2)求為使裝置安全工作,允許該小車撞擊的最大速度vm;
(3)討論在裝置安全工作時,該小車彈回速度v’和撞擊速度v 的關(guān)系.

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科目：高中物理 來源：2012年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試?yán)砭C物理（江蘇卷解析版） 題型：計算題

(16 分)某緩沖裝置的理想模型如圖所示,勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與輕桿相連,輕桿可在固定的槽內(nèi)移動,與槽間的滑動摩擦力恒為f. 輕桿向右移動不超過l 時,裝置可安全工作. 一質(zhì)量為m 的小車若以速度v0 撞擊彈簧,將導(dǎo)致輕桿向右移動l4. 輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,且不計小車與地面的摩擦.

(1)若彈簧的勁度系數(shù)為k,求輕桿開始移動時,彈簧的壓縮量x;

(2)求為使裝置安全工作,允許該小車撞擊的最大速度vm;

(3)討論在裝置安全工作時,該小車彈回速度v’和撞擊速度v 的關(guān)系.

 

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）有一種在工廠實際使用的游標(biāo)卡尺如圖甲所示，它是普通游標(biāo)卡尺的變形。它把普通游標(biāo)卡尺兩個卡腳改成了斜的，兩個斜卡腳與主尺都成126°52′12″（圖中的∠DAC=∠EBC=126°52′12″，已知tan63°26′06″=2.000)，其他部分未作改動，這種卡尺專門用來測量圓柱形或球形工件的外徑。兩個斜腳之間不放被測工件時，游標(biāo)尺的“0”刻線恰與主尺的“0”刻線對齊，兩個斜腳之間放上被測圓柱形或球形工件，使工件與主尺、兩斜腳都相切，即共有三個切點，如圖乙中的D、C、E。

①這種改造后的游標(biāo)卡尺的精確度等于__________ mm；

②如圖乙所示的被測圓形工件的半徑為__________ mm。

（2）兩位同學(xué)在實驗室進(jìn)行了探究勁度系數(shù)為k的彈簧壓縮時具有的彈性勢能與壓縮量之間關(guān)系的實驗。以下是兩位同學(xué)經(jīng)歷的一些實驗探究過程：

甲同學(xué)在實驗前提出了如下猜想：動能是物體運動具有的能量，動能的大小與運動速度有關(guān)，且跟運動速度的平方成正比；彈性勢能是物體發(fā)生形變具有的能量，彈性勢能的大小與形變有關(guān)，由此可以猜想彈性勢能的大小也應(yīng)該是跟形變量的平方成正比的關(guān)系。乙同學(xué)根據(jù)所學(xué)的物理知識用圖象法從理論上證實了甲同學(xué)的猜想。他所用到的物理知識是：a.彈簧發(fā)生形變時彈力與形變量的關(guān)系F=kx;b.克服彈簧的彈力所做的功等于彈簧彈性勢能的增加。兩位同學(xué)為了用實驗來證實他們的猜想，設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。圖中B為一固定在桌面、帶有刻度的平直光滑導(dǎo)軌，小盒C用輕繩懸掛于O點，彈簧T左端固定，用小球A沿導(dǎo)軌B向左擠壓彈簧，釋放后球A彈出，射入一較重的小盒C中與小盒C一起向右擺動，擺動的最大角度θ可以被準(zhǔn)確測出。球A射入盒C后兩者的重心重合，重心距懸點O的距離為L。

①請你完成乙同學(xué)的證明過程。

②欲完成此探究實驗，兩位同學(xué)在實驗過程中除了要測量最大擺角θ和重心距懸點O的距離L外，還需要測量哪些物理量？寫出這些物理量及其字母代號。

③請你用上述物理量列出猜想正確必須滿足的表達(dá)式。

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科目：高中物理 來源： 題型：

(12分)一重為G的小球，套于豎直放置的半徑為R的光滑大圓環(huán)上，一勁度系數(shù)為k，自然長度L(L＜2R)的輕質(zhì)彈簧，其上端固定在大圓環(huán)的最高點，下端與小球相連，如圖4－19所示，不考慮一切摩擦．求小球靜止時彈簧與豎直方向的夾角．(靜止時彈簧不豎直)

圖4－19

【解析】：如圖所示，連接BC，設(shè)彈簧與豎直方向夾角為θ，△ABC為直角三角形，AB＝2Rcosθ，彈簧彈力大小為F彈＝k(2Rcosθ－L)．小球受力情況如圖所示，球受三力作用：重力G、彈力F彈、支持力N，球沿切線方向的合力為0，則

F彈sinθ＝Gsin2θ

∴k(2Rcosθ－L)sinθ＝G·2sinθcosθ

整理可得：cosθ＝

所以θ＝arccos.

 

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科目：高中物理 來源：2014屆高一物體的平衡單元測試物理卷 題型：選擇題

(12分)一重為G的小球，套于豎直放置的半徑為R的光滑大圓環(huán)上，一勁度系數(shù)為k，自然長度L(L＜2R)的輕質(zhì)彈簧，其上端固定在大圓環(huán)的最高點，下端與小球相連，如圖4－19所示，不考慮一切摩擦．求小球靜止時彈簧與豎直方向的夾角．(靜止時彈簧不豎直)

圖4－19

【解析】：如圖所示，連接BC，設(shè)彈簧與豎直方向夾角為θ，△ABC為直角三角形，AB＝2Rcosθ，彈簧彈力大小為F彈＝k(2Rcosθ－L)．小球受力情況如圖所示，球受三力作用：重力G、彈力F彈、支持力N，球沿切線方向的合力為0，則

F彈sinθ＝Gsin2θ

∴k(2Rcosθ－L)sinθ＝G·2sinθcosθ

整理可得：cosθ＝

所以θ＝arccos.

 

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