组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 功和能 > 重力势能和弹性势能 > 弹性势能 > 弹簧弹力做功与弹性势能的变化
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:461 题号:10727564
弹簧对物体的作用力为变力,在弹性限度内满足胡克定律弹力做功同时伴随着弹性势能的改变。如图1所示,劲度系数为k的竖直轻弹簧固定在水平地面上,最上端位于O点。用手持一质量为m的物块从弹簧上端将弹簧缓缓下压到A点,手撤开后,物块保持静止,如图2所示。不计空气阻力,重力加速度为g。以下过程均在弹性限度内。
(1)求OA两点间的距离d
(2)若让物块从O点上方某一位置释放,到达O点时的速度大小为v1,然后向下压缩弹簧,如图3所示。O'A点正下方的一点,且OA=AO'。已知物块到达O'点的速度大小为v2.
a.设弹簧弹力的大小为F,物块与O点间的距离为x,请在图4中画出Fx变化的示意图,并在此基础上,求物块在O'点时弹簧的弹性势能EpO'
b.请从能量的角度分析说明v1=v2.
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(1)求快件与弹簧相撞时的速度大小;
(2)若弹簧的劲度系数为,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x1
(3)已知弹簧的弹性势能表达式为,其中k为劲度系数,x为弹簧的形变量;试求(2)情况下,轻杆向下运动时快件的加速度a,以及轻杆向下移动的最大距离x2
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(1)请在图中除0以外的6根长刻度线旁,标注加速度的大小,示数的单位用m/s2表示,加速度的方向向上为正、向下为负。说明标注的原理。
(2)如图(b)所示,若以小球的平衡位置0为坐标原点,竖直向下建立x轴。已知弹簧的劲度系数为k,弹簧始终处于弹性限度内。如果把弹性势能与重力势能的和称为系统的势能,并规定小球处在平衡位置时系统的势能为零,请根据“功是能量转化的量度”,证明:小球运动到0点下方x处时系统的势能
(3)势能也叫位能,与相互作用的物体的相对位置有关。物体的重力势能总是相对于某一个水平面来说的,选择不同的参考平面,物体的重力势能的数值是不同的,在参考平面上方的物体重力势能是正值,在参考平面下方的物体重力势能是负值:请问弹簧的弹性势能可以是负值吗?请用学过的理论分析论证你的观点。
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(1)弹簧的劲度系数k
(2)小球B的质量mB
(3)小球A与小球B一起向下运动时速度的最大值vm
2018-11-10更新 | 1261次组卷
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