2019-2020年高考物理最新模拟题精选训练功能关系问题专题02与弹簧相关的功能关系含解析.doc
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2019-2020年高考物理最新模拟题精选训练功能关系问题专题02与弹簧相关的功能关系含解析1(xx江西红色七校联考)如图所示,一个足够长的斜面, AC部分的长度为4L,C点以下光滑,C点以上粗糙,B是AC的中点一根原长为2L的轻弹簧下端固定在A点,上端放置一个长为L、质量为m的均匀木板PQ,木板静止时,弹簧长度变为L已知斜面的倾角为,木板与斜面粗糙部分的动摩擦因数=2tan,木板受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g现将木板沿斜面缓慢下压,当弹簧长度变为L时,释放木板,发现木板的Q端刚好能到达C点;求:(1)弹簧的劲度系数;(2)若木板被截掉三分之一后,再次将木板沿斜面缓慢下压,当弹簧长度变为L时,释放木板,求木板上端到达C点时的速度大小;(3)若将木板换成一质量为可看作质点的物块,再次将物块沿斜面缓慢下压,当弹簧长度变为L时,释放物块,求物块被释放后能在斜面粗糙部分前进的距离【解答】(1)当木板静止时,对木板受力分析,由力的平衡有:,解得弹簧的劲度系数k=(2)木板从被释放至Q端到C点,设弹簧弹力做功为W,由动能定理有:Wmg2Lsin=0木板被截掉三分之一后再被弹簧弹开,设木板上端到达C点时的速度为v,由动能定理有:W,联立解得vC=(3)根据动能定理得, =0,解得s=答:(1)弹簧的劲度系数为(2)木板上端到达C点时的速度大小为(3)物块被释放后能在斜面粗糙部分前进的距离为2. (6分)2(xx湖南怀化期中) 已知弹簧的弹性势能,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量。如图,一轻质弹簧竖直立于水平地面上,下端固定,现将一小球从弹篑的正上方由静止释放,不计空气阻力,小球下落并压缩弹簧,弹簧始终处在弹性限度内。已知弹簧的劲度系数k=40N/m.小球释放位置离弹簧上端距离h=lm,小球质量m=lkg,重力加速度g=10 m/s2.求:(1)小球下落过程的最大速度。(2)弹簧被压缩到最短时小球的如加速度。【名师解析】(6分)(1)当弹簧弹力等于小球重力时,小球有最大速度: 1分对小球和弹簧构成的系统由机械能守恒定律: 1分 1分3(xx福建霞浦一中期中)利用弹簧弹射和传送带传动装置可以将工件运送至高处如图所示,已知传送轨道平面与水平方向成37角,倾角也是37的光滑斜面轨道固定于地面且与传送轨道良好对接,弹簧下端固定在斜面底端,工件与皮带间的动摩擦因数=0.25传送带传动装置顺时针匀速转动的速度v=4m/s,两轮轴心相距L=5m,B、C 分别是传送带与两轮的切点,轮缘与传送带之间不打滑现将质量m=1kg的工件放在弹簧上,用力将弹簧压缩至A 点后由静止释放,工件离开斜面顶端滑到传送带上的B 点时速度v0=8m/s, AB 间的距离s=1m工件可视为质点,g 取10m/s2(sin37=0.6,cos37=0.8)求:(1)弹簧的最大弹性势能;(2)工件沿传送带上滑的时间;(3)若传送装置顺时针匀速转动的速度v 可在v4m/s的范围内调节,试推导工件滑动到C 点时的速度vC 随速度v 变化的关系式【名师解析】(1)根据工件离开斜面顶端滑到皮带上的B点时速度v0=8m/s,AB间的距离s=lm,通过能量守恒定律求出弹簧的最大弹性势能(2)因为tan37,当工件速度减为传送带速度时,又以不同的加速度向上减速,根据牛顿第二定律求出两次匀减速直线运动的加速度,然后根据运动学公式求出上滑的总时间(3)当传送带速度在4m/sv8m/s的范围内调节时,工件先以加速度a1减速向上滑行,再以加速度a2减速向上滑行,根据运动学公式求出工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式当传送带的速度v8m/s的范围内调节时,工件将沿传送带以加速度a2减速滑行到C点,根据运动学公式求出工件滑动到C点时的速度vc随速度v变化的关系式(3)当传送带速度在4m/sv8m/s的范围内调节时,工件先以加速度a1减速向上滑行的位移为 s1=当速度减到v后又以加速度a2减速向上滑行 Ls1=解得,工件滑动C点的速度vC随速度v的变化关系式 vc=当传送带的速度v8m/s的范围内调节时,工件将沿传送带以加速度a2减速滑行到C点 vc2v02=2a2L工件滑动到C点的速度vc随速度v变化的关系式 vc=2m/s答:(1)弹簧的最大弹性势能为38J(2)工件沿传送带上滑的时间为1.5s(3)当传送带速度在4m/sv8m/s时,工件滑动C点的速度vC随速度v的变化关系式为vc=,当传送带的速度v8m/s时,工件滑动到C点的速度vc随速度v变化的关系式为vc=2m/s4.如图所示,一质量为m1 kg的可视为质点的滑块,放在光滑的水平平台上,平台的左端与水平传送带相接,传送带以v2 m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)。现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧,轻弹簧的原长小于平台的长度,滑块静止时弹簧的弹性势能为Ep4.5 J,若突然释放滑块,滑块向左滑上传送带。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为 0.2,传送带足够长,取g10 m/s2。求: (1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间;(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量。 (2)滑块向左运动x1的位移时,传送带向右的位移为x1vt13 m则x1x1x15.25 m滑块向右运动x2时,传送带向右位移为x2vt22 m则x2x2x21 mxx1x26.25 m则产生的热量为Qmgx12.5 J。答案(1)3.125 s(2)12.5 J5(18分)(xx山东省东营市联考)下图为光电计时器的实验简易示意图。当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。光滑水平导轨MN上放置两个相同的物块A和B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,今将挡光效果好,宽度为d=3. 610-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上,且高出物块,并使高出物块部分在通过光电门时挡光。传送带水平部分的长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度v=6m/s匀速转动。物块A、B与传送带间的动摩擦因数=0.2,质量mA=mB=1kg。开始时在A和B之间压缩一轻弹簧,锁定其处于静止状态,现解除锁定,弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧,两物块第一次通过光电门,计时器显示读数均为t=9.010-4s,重力加速度g取10m/s2。试求:(1)弹簧储存的弹性势能Ep;(2)物块B在传送带上向右滑动的最远距离sm;(3)若物块B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平面上相碰,且A和B碰后互换速度,则弹射装置P至少应以多大速度将A弹回,才能在AB碰后使B刚好能从Q端滑出?此过程中,滑块B与传送带之间因摩擦产生的内能E为多大?【参照答案】(1)16J(2)4m(3)E= mBgS=mBg(S带L)【名师解析】(1)解除锁定,弹开物块A、B后,两物体的速度大小为:vA=vB=4.0m/s (2分) 弹簧储存的弹性势能 (3分)(2)物块B滑上传送带做匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远。 由动能定理得:mBgsm=0mBvB2/2 得 sm=4m 6.(xx江苏连云港高三统考)(20分)如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r0.2 m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k100 N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐。一个质量为1 kg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h0.6 m处静止释放小球,它与BC间的动摩擦因数0.5,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN2.5mg的相互作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep0.5 J。取重力加速度g10 m/s2。求:(1)小球在C处受到的向心力大小;(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm;(3)小球最终停止的位置。【名师解析】(1)小球进入管口C端时它与圆管上管壁有大小为F2.5mg的相互作用力,故小球受到的向心力为:F向2.5mgmg3.5mg3.511035 N(2)在压缩弹簧过程中速度最大时,合力为零。设此时滑块离D端的距离为x0,则有kx0mg解得x00.1 m由机械能守恒定律有mg(rx0)mvEkmEp得Ekmmg(rx0)mvEp6 J7(20分)(xx浙江宁波十校联考)如图所示,是一儿童游戏机的简化示意图。光滑游戏面板与水平面成一夹角,半径为R的四分之一圆弧轨道BC与长度为8R的AB直管道相切于B点,C点为圆弧轨道最高点(切线水平),管道底端A位于斜面底端,轻弹簧下端固定在AB管道的底端,上端系一轻绳,绳通过弹簧内部连一手柄P。经过观察发现:轻弹簧无弹珠时,其上端离B点距离为5R,将一质量为m的弹珠Q投入AB管内,设法使其自由静止,测得此时弹簧弹性势能,已知弹簧劲度系数。某次缓慢下拉手柄P使弹簧压缩,后释放手柄,弹珠Q经C点被射出,弹珠最后击中斜面底边上的某位置(图中未标出),根据击中位置的情况可以获得不同的奖励。假设所有轨道均光滑,忽略空气阻力,弹珠可视为质点。直管AB粗细不计。求:(1)调整手柄P的下拉距离,可以使弹珠Q经BC轨道上的C点射出,落在斜面底边上的不同位置,其中与A的最近距离是多少?(2)若弹珠Q落在斜面底边上离A的距离为10R,求它在这次运动中经过C点时对轨道的压力为多大?(3)在(2)的运动过程中,弹珠Q离开弹簧前的最大速度是多少?(2)设击中P1点的弹珠在经过C点时的速度为Vc,离开C点后弹珠做类平抛运动:a=gsin1分10RR1分又在(1)中得到:1分经C点时:2分所以,1分根据牛顿第三定律:弹珠Q对C点的压力N与FN大小相等方向相反所以,弹珠Q对C点的压力N2分- 配套讲稿:
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