6.(★★★★★)如圖9-13所示,A、B、C三物塊質(zhì)量均為m,置于光滑水平臺面上.B、C間夾有原已完全壓緊不能再壓縮的彈簧,兩物塊用細繩相連,使彈簧不能伸展.物塊A以初速度v0沿B、C連線方向向B運動,相碰后,A與B、C粘合在一起,然后連接B、C的細繩因受擾動而突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離,脫離彈簧后C的速度為 v0.
(1)求彈簧所釋放的勢能ΔE.
(2)若更換B、C間的彈簧,當物塊A以初速v向B運動,物塊C在脫離彈簧后的速度為2v0,則彈簧所釋放的勢能ΔE′是多少?
(3)若情況(2)中的彈簧與情況(1)中的彈簧相同,為使物塊C在脫離彈簧后的速度仍為 2v0,A的初速度v應(yīng)為多大?
5.(★★★★)如圖9-12(A)所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為l1、l2的兩根細線上,l1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,l2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將l2線剪斷,求剪斷瞬時物體的加速度.
(1)下面是某同學對該題的一種解法:
解:設(shè)l1線上拉力為T1,l2線上拉力為T2,重力為mg,物體在三力作用下保持平衡:
T1cosθ=mg,T1sinθ=T2,T2=mgtanθ
剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在T2反方向獲得加速度.因為mgtanθ=ma,所以
加速度a=gtanθ,方向在T2反方向.
你認為這個結(jié)果正確嗎?請對該解法作出評價并說明理由.
(2)若將圖A中的細線l1改為長度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧,如圖9-12(B)所示,其他條件不變,求解的步驟與(1)完全相同,即a=gtanθ,你認為這個結(jié)果正確嗎?請說明理由.
4.(★★★★)如圖9-11所示,輕質(zhì)彈簧原長L,豎直固定在地面上,質(zhì)量為m的小球從距地面H高處由靜止開始下落,正好落在彈簧上,使彈簧的最大壓縮量為x,在下落過程中,空氣阻力恒為f,則彈簧在最短時具有的彈性勢能為Ep=________.
3.(★★★)如圖9-10所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi),將彈簧壓縮到最短.現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中
A.動量守恒,機械能守恒
B.動量不守恒,機械能不守恒
C.動量守恒,機械能不守恒
D.動量不守恒,機械能守恒
2.(★★★★)一輕質(zhì)彈簧,上端懸掛于天花板,下端系一質(zhì)量為M的平板,處在平衡狀態(tài).一質(zhì)量為m的均勻環(huán)套在彈簧外,與平板的距離為h,如圖9-9所示.讓環(huán)自由下落,撞擊平板.已知碰后環(huán)與板以相同的速度向下運動,使彈簧伸長.
A.若碰撞時間極短,則碰撞過程中環(huán)與板的總動量守恒
B.若碰撞時間極短,則碰撞過程中環(huán)與板的總機械能守恒
C.環(huán)撞擊板后,板的新的平衡位置與h的大小無關(guān)
D.在碰后板和環(huán)一起下落的過程中,它們減少的動能等于克服彈簧力所做的功
1.(★★★)如圖9-8所示,小球在豎直力F作用下將豎直彈簧壓縮,若將力F撤去,小球?qū)⑾蛏蠌椘鸩㈦x開彈簧,直到速度變?yōu)榱銥橹,在小球上升的過程中
A.小球的動能先增大后減小
B.小球在離開彈簧時動能最大
C.小球的動能最大時彈性勢能為零
D.小球的動能減為零時,重力勢能最大
圖9-8 圖9-9
3.在求彈簧的彈力做功時,因該變力為線性變化,可以先求平均力,再用功的定義進行計算,也可據(jù)動能定理和功能關(guān)系:能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解.同時要注意彈力做功的特點:Wk=-(kx22-kx12),彈力的功等于彈性勢能增量的負值.彈性勢能的公式Ep=kx2,高考不作定量要求,可作定性討論.因此,在求彈力的功或彈性勢能的改變時,一般以能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度來求解.
●殲滅難點訓練
2.因彈簧(尤其是軟質(zhì)彈簧)其形變發(fā)生改變過程需要一段時間,在瞬間內(nèi)形變量可以認為不變.因此,在分析瞬時變化時,可以認為彈力大小不變,即彈簧的彈力不突變.
1.彈簧的彈力是一種由形變而決定大小和方向的力.當題目中出現(xiàn)彈簧時,要注意彈力的大小與方向時刻要與當時的形變相對應(yīng).在題目中一般應(yīng)從彈簧的形變分析入手,先確定彈簧原長位置,現(xiàn)長位置,找出形變量x與物體空間位置變化的幾何關(guān)系,分析形變所對應(yīng)的彈力大小、方向,以此來分析計算物體運動狀態(tài)的可能變化.
輕彈簧是一種理想化的物理模型,以輕質(zhì)彈簧為載體,設(shè)置復(fù)雜的物理情景,考查力的概念,物體的平衡,牛頓定律的應(yīng)用及能的轉(zhuǎn)化與守恒,是高考命題的重點,此類命題幾乎每年高考卷面均有所見.應(yīng)引起足夠重視.
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