名校
1 . 如图所示,水平轨道BC的左端与固定的光滑竖直圆轨道相切于B点,右端与一倾角为30°的光滑斜面轨道在C点平滑连接 (即物体经过C点时速度的大小不变),斜面顶端固定一轻质弹簧,一质量为2kg的滑块从圆弧轨道的顶端A点由静止释放,经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧,第一次可将弹簧压缩至D点,已知光滑圆轨道的半径R=0.45m,水平轨道BC长为0.4m,其动摩擦因数μ=0.2,光滑斜面轨道上CD长为0.6m,g取10m/s2,求:
(1)滑块第一次经过B点时的速度大小vB;
(2)整个过程中弹簧具有最大的弹性势能Ep;
(3)滑块在水平轨道BC上运动的总时间及滑块几次经过B点。
(1)滑块第一次经过B点时的速度大小vB;
(2)整个过程中弹簧具有最大的弹性势能Ep;
(3)滑块在水平轨道BC上运动的总时间及滑块几次经过B点。
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2023-04-14更新
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932次组卷
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4卷引用:福建省平山中学、磁灶中学、泉州第十一中学、永春第二中学、内坑中学2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题
福建省平山中学、磁灶中学、泉州第十一中学、永春第二中学、内坑中学2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题山西省晋城市第一中学2022-2023学年高一下学期5月月考物理试题(已下线)第04讲 弹力做功与弹性势能的变化问题及弹簧图象题型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过福建省莆田第二中学2023-2024学年高一下学期返校考试物理试卷
2 . 类比是科学思维中的重要方法。
(1)某同学做“探究弹力与弹簧形变量的关系”的实验,如图甲所示,实验操作规范,正确画出了弹簧弹力F和形变量x的图像,如图乙所示。他根据图像斜率求出弹簧的劲度系数为k。之后他思考该实验过程克服弹力做功等于弹性势能增量,并求出弹性势随x变化的表达式,因为这一过程弹力是变力做功,所以他类比了匀变速直线运动v-t图像求位移的微元求和法。请你利用这一方法写出弹性势能随x变化的表达式,取原长为弹性势能零势能点。
(2)当平行板电容器的两极板间是真空时,电容C与极板的正对面积S、极板间距离d的关系为,k为静电力常量。对给定的平行板电容器充电,当该电容器极板所带电荷量Q变化时,两极板间的电势差U也随之变化。
①在如图丙所示的坐标系中画出电容器极板间电势差U与带电量Q的关系图像。电容器储存的电能等于电源搬运电荷从一个极板到另一个极板过程中,克服电场力所做的功。这一过程与克服弹力做功等于弹性势能增量类似,与之类比,推导电容器储存的电能表达式。
②若保持平行板电容器带电量Q、极板正对面积S不变,两极板间为真空,将板间距离由增大到,需要克服电场力做多少功?
③如果我们把单位体积内的电场能定义为电场能量密度,用表示。试证明真空中平行板电容器的电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。(忽略两板外的电场)
(1)某同学做“探究弹力与弹簧形变量的关系”的实验,如图甲所示,实验操作规范,正确画出了弹簧弹力F和形变量x的图像,如图乙所示。他根据图像斜率求出弹簧的劲度系数为k。之后他思考该实验过程克服弹力做功等于弹性势能增量,并求出弹性势随x变化的表达式,因为这一过程弹力是变力做功,所以他类比了匀变速直线运动v-t图像求位移的微元求和法。请你利用这一方法写出弹性势能随x变化的表达式,取原长为弹性势能零势能点。
(2)当平行板电容器的两极板间是真空时,电容C与极板的正对面积S、极板间距离d的关系为,k为静电力常量。对给定的平行板电容器充电,当该电容器极板所带电荷量Q变化时,两极板间的电势差U也随之变化。
①在如图丙所示的坐标系中画出电容器极板间电势差U与带电量Q的关系图像。电容器储存的电能等于电源搬运电荷从一个极板到另一个极板过程中,克服电场力所做的功。这一过程与克服弹力做功等于弹性势能增量类似,与之类比,推导电容器储存的电能表达式。
②若保持平行板电容器带电量Q、极板正对面积S不变,两极板间为真空,将板间距离由增大到,需要克服电场力做多少功?
③如果我们把单位体积内的电场能定义为电场能量密度,用表示。试证明真空中平行板电容器的电场能量密度和两板间的电场强度平方成正比。(忽略两板外的电场)
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名校
3 . 如图为某冲关类游戏项目的弹射游戏装置示意图。该装置由安装在水平台面上的固定弹射器、足够长的水平直道,圆心为的竖直半圆轨道、圆心为的竖直半圆管道,水平直道等组成,轨道各部分平滑连接。已知可视为质点的滑块质量,轨道的半径,管道的半径,滑块与水平直道、间的动摩擦因数,其余轨道均光滑,长度,长度,弹射器中弹簧的弹性势能最大值,若滑块落在区域即停住。不计空气阻力,g取。
(1)若弹簧的弹性势能,求滑块第一次运动到与等高处点时的速度旳大小;
(2)若滑块能到达最高点,则在点处滑块对轨道弹力的最小值;
(3)若滑块能经过最高点,求滑块停住的位置到B点的水平距离x与弹簧的弹性势能的关系式。
(1)若弹簧的弹性势能,求滑块第一次运动到与等高处点时的速度旳大小;
(2)若滑块能到达最高点,则在点处滑块对轨道弹力的最小值;
(3)若滑块能经过最高点,求滑块停住的位置到B点的水平距离x与弹簧的弹性势能的关系式。
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2023-07-07更新
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568次组卷
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2卷引用:浙江省台州市2022-2023学年高一下学期期末物理试题
名校
解题方法
4 . 如图所示,一劲度系数为k的轻弹簧的上端固定,下端与小球相连接,小球的质量为m,小球静止于O点.现将小球拉到O点下方距离为A的位置,由静止释放,此后运动过程中始终未超过弹簧的弹性限度.规定平衡位置处为重力势能和弹簧弹性势能的零点.以平衡位置O为坐标原点建立如图所示的竖直向下的一维坐标系Ox.忽略空气阻力的影响.
(1)从运动与相互作用观点出发,解决以下问题:
a.求小球处于平衡状态时弹簧相对原长的伸长量s;
b.证明小球做简谐运动;
(2)从教科书中我们明白了由v﹣t图象求直线运动位移的思想和方法;从机械能的学习,我们理解了重力做功的特点并进而引入重力势能,由此可以得到重力做功与重力势能变化量之间的关系.图象法和比较法是研究物理问题的重要方法,请你借鉴此方法,从功与能量的观点出发,解决以下问题:
a.小球运动过程中,小球相对平衡位置的位移为x时,证明系统具有的重力势能和弹性势能的总和Ep的表达式为;
b.求小球在振动过程中,运动到平衡位置O点下方距离为时的动能Ek.并根据小球运动过程中速度v与相对平衡位置的位移x的关系式,画出小球运动的全过程中速度随振动位移变化的v﹣x图象.
(1)从运动与相互作用观点出发,解决以下问题:
a.求小球处于平衡状态时弹簧相对原长的伸长量s;
b.证明小球做简谐运动;
(2)从教科书中我们明白了由v﹣t图象求直线运动位移的思想和方法;从机械能的学习,我们理解了重力做功的特点并进而引入重力势能,由此可以得到重力做功与重力势能变化量之间的关系.图象法和比较法是研究物理问题的重要方法,请你借鉴此方法,从功与能量的观点出发,解决以下问题:
a.小球运动过程中,小球相对平衡位置的位移为x时,证明系统具有的重力势能和弹性势能的总和Ep的表达式为;
b.求小球在振动过程中,运动到平衡位置O点下方距离为时的动能Ek.并根据小球运动过程中速度v与相对平衡位置的位移x的关系式,画出小球运动的全过程中速度随振动位移变化的v﹣x图象.
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2019-06-11更新
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2457次组卷
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4卷引用:2019年北京市通州区高考二模物理试题
2019年北京市通州区高考二模物理试题江苏省徐州市第一中学2019-2020学年高二下学期开学收心检测物理试题2019人教版选择性必修第一册 第二章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 基础训练(已下线)9.1机械振动-2024年高考物理一轮复习100考点100讲
名校
解题方法
5 . 如图甲所示,一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上,右端放一个可视为质点的小物块,小物块的质量为m=0.4kg,当弹簧处于原长时,小物块静止于O点。现对小物块施加一个外力F,使它缓慢移动,,将弹簧压缩至A点,压缩量为x=0.1m,在这一过程中,所用外力F与压缩量的关系如图乙所示。然后撤去F释放小物块,让小物块沿桌面运动,设小物块与桌面的滑动摩擦力等于最大静摩擦力,小物块离开水平面做平抛运动,下落高度h=0.8m时恰好垂直击中倾角θ为37°的斜面上的C点,sin37°=0.6,g取10m/s2。求:
(1)小物块到达桌边B点时速度的大小;
(2)在压缩弹簧的过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(3)O点至桌边B点的距离L。
(1)小物块到达桌边B点时速度的大小;
(2)在压缩弹簧的过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(3)O点至桌边B点的距离L。
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2020-08-08更新
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1766次组卷
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8卷引用:山东省泰安市2019-2020学年高一下学期期末考试物理试题
名校
6 . 如图甲所示,在劲度系数为的轻弹簧下挂一个质量为的物体,将物体从弹簧原长处无初速释放;图乙所示的物体和弹簧与图甲中完全相同,用手托着物体从弹簧原长处缓缓下落,直至手离开物体后,物体处于静止。(不考虑空气阻力)
(1)图甲中的物体被释放后至到达最低点过程中做什么运动;
(2)做出图乙中手对物体的支持力随物体下降位移变化的示意图,借助图像求支持力做的功的大小;
(3)利用弹力做功只和始末位置有关的特点;
a.求图甲中物体运动的最大速度大小;
b.求图甲中物体到达最低点时的加速度大小。
(1)图甲中的物体被释放后至到达最低点过程中做什么运动;
(2)做出图乙中手对物体的支持力随物体下降位移变化的示意图,借助图像求支持力做的功的大小;
(3)利用弹力做功只和始末位置有关的特点;
a.求图甲中物体运动的最大速度大小;
b.求图甲中物体到达最低点时的加速度大小。
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2022-04-30更新
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545次组卷
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3卷引用:北京市第十二中学2020-2021学年高一下学期期中考试物理试题
7 . 如图所示,三个质量均为m的小物块A、B、C,放置在水平地面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接,C紧靠B,开始时弹簧处于原长,A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为F的恒力,使B、C一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A离开墙壁,最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内,弹簧的弹性势能为为弹簧的劲度系数,为弹簧的形变量。
(1)求B、C向左移动的最大距离;
(2)求B、C分离时B的动能;
(3)求F与f之间应满足什么条件,才能保证A能离开墙壁。
(1)求B、C向左移动的最大距离;
(2)求B、C分离时B的动能;
(3)求F与f之间应满足什么条件,才能保证A能离开墙壁。
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2021-10-26更新
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939次组卷
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3卷引用:2022届河南省洛阳市高三上学期期中物理试题
名校
8 . 如图甲所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点。将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图乙所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内。不计空气阻力,重力加速度为g。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为k。以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O-x,如图乙所示。
a.请在图丙中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能 E弹;(设弹簧在原长时弹性势能为0)
b.已知小球质量为m。求小球运动过程中瞬时速度最大值的大小v。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为k。以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O-x,如图乙所示。
a.请在图丙中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能 E弹;(设弹簧在原长时弹性势能为0)
b.已知小球质量为m。求小球运动过程中瞬时速度最大值的大小v。
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2021-09-07更新
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785次组卷
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4卷引用:北京市一零一中学2020-2021学年高一下学期期中物理试题(选考)
名校
9 . 理想轻弹簧一端固定,另一端拴物块构成如图所示的装置,置于粗糙水平面上,并以弹簧原长处为原点O向右做数轴x,参数如下:弹簧劲度系数为,物块质量,物块与水平面间的摩擦因数。已知弹簧的弹性势能为,x为弹簧形变量,整个过程不超过弹簧的弹性限度。现将物块向右拉到处由静止释放(重力加速度),试求:
(1)物块第一次经过O点时速度的大小;
(2)物块第一次到达左端最远处的坐标值;
(3)某次物块到达处时速度刚好为零,求此前经过O点几次;
(4)将整个装置逆时针转过后,仍将物块由弹簧伸长处释放,物块的最大速度的大小。(弹簧只在竖直方向上运动)
(1)物块第一次经过O点时速度的大小;
(2)物块第一次到达左端最远处的坐标值;
(3)某次物块到达处时速度刚好为零,求此前经过O点几次;
(4)将整个装置逆时针转过后,仍将物块由弹簧伸长处释放,物块的最大速度的大小。(弹簧只在竖直方向上运动)
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名校
10 . 如图1所示,一根劲度系数为k的轻质弹簧,上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点。将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图2所示。小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内,不计空气阻力,重力加速度为g。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为,重力势能为,弹簧弹性势能为,经过另一位置B时动能为,重力势能为,弹簧弹性势能为。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)若以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系,如图2所示,
a.请在图3中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能;
b.已知小球质量为m。求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v。
(3)若以平衡位置为坐标原点O',竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系,选取小球处在的平衡位置为参考平面(系统的势能为零),请根据功是能量转化的量度,求小球运动到O'点下方x处时系统的势能。
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为,重力势能为,弹簧弹性势能为,经过另一位置B时动能为,重力势能为,弹簧弹性势能为。请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)若以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系,如图2所示,
a.请在图3中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象。根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能;
b.已知小球质量为m。求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v。
(3)若以平衡位置为坐标原点O',竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系,选取小球处在的平衡位置为参考平面(系统的势能为零),请根据功是能量转化的量度,求小球运动到O'点下方x处时系统的势能。
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