关于物理的运动学问题,急~~

作者&投稿:年竹 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
高一物理运动学,力学问题 急!!!~

常见弹簧类问题分析

高考要求 轻弹簧是一种理想化的物理模型,以轻质弹簧为载体,设置复杂的物理情景,考查力的概念,物体的平衡,牛顿定律的应用及能的转化与守恒,是高考命题的重点,此类命题几乎每年高考卷面均有所见.应引起足够重视.

弹簧类命题突破要点 1.弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置,现长位置,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,以此来分析计算物体运动状态的可能变化.
2.因弹簧(尤其是软质弹簧)其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹力大小不变,即弹簧的弹力不突变.
3.在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,也可据动能定理和功能关系:能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:Wk=-( kx22- kx12),弹力的功等于弹性势能增量的负值.弹性势能的公式Ep= kx2,高考不作定量要求,可作定性讨论.因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解.
下面就按平衡、动力学、能量、振动、应用类等中常见的弹簧问题进行分析。

二、与动力学相关的弹簧问题

5.如图所示,在重力场中,将一只轻质弹簧的上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M的木板,木板下面再挂一个质量为m的物体.当剪掉m后发现:当木板的速率再次为零时,弹簧恰好能恢复到原长,(不考虑剪断后m、M间的相互作用)则M与m之间的关系必定为 ( )
A.M>m B.M=m C.M<m D.不能确定

参考答案:B
6.如图所示,轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板,在薄板上放重物,用手将重物向下压缩到一定程度后,突然将手撤去,则重物将被弹簧弹射出去,则在弹射过程中(重物与弹簧脱离之前)重物的运动情况是 ( ) 参考答案:C
A.一直加速运动 B.匀加速运动
C.先加速运动后减速运动 D.先减速运动后加速运动

[解析] 物体的运动状态的改变取决于所受合外力.所以,对物体进行准确的受力分析是解决此题的关键,物体在整个运动过程中受到重力和弹簧弹力的作用.刚放手时,弹力大于重力,合力向上,物体向上加速运动,但随着物体上移,弹簧形变量变小,弹力随之变小,合力减小,加速度减小;当弹力减至与重力相等的瞬间,合力为零,加速度为零,此时物体的速度最大;此后,弹力继续减小,物体受到的合力向下,物体做减速运动,当弹簧恢复原长时,二者分离.
7.如图所示,一轻质弹簧竖直放在水平地面上,小球A由弹簧正上方某高度自由落下,与弹簧接触后,开始压缩弹簧,设此过程中弹簧始终服从胡克定律,那么在小球压缩弹簧的过程中,以下说法中正确的是( ) 参考答案:C
A.小球加速度方向始终向上
B.小球加速度方向始终向下
C.小球加速度方向先向下后向上
D.小球加速度方向先向上后向下
(试分析小球在最低点的加速度与重力加速度的大小关系)




8.如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O点,自由伸长到B点.今用一小物体m把弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是 ( )
A.物体从A到B速度越来越大,从B到C
速度越来越小
B.物体从A到B速度越来越小,从B到C
加速度不变
C.物体从A到B先加速后减速,从B一直减速运动
D.物体在B点受到的合外力为零
参考答案:C
9.如图所示,一轻质弹簧一端与墙相连,另一端与一物体接触,当弹簧在O点位置时弹簧没有形变,现用力将物体压缩至A点,然后放手。物体向右运动至C点而静止,AC距离为L。第二次将物体与弹簧相连,仍将它压缩至A点,则第二次物体在停止运动前经过的总路程s可能为:
A.s=L B.s>L
C.s<L D.条件不足,无法判断
参考答案:AC
(建议从能量的角度、物块运动的情况考虑)



10. A、B两木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知木块A、B质量分别为0.42 kg和0.40 kg,弹簧的劲度系数k=100 N/m ,若在木块A上作用一个竖直向上的力F,使A由静止开始以0.5 m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动(g=10 m/s2).
(1)使木块A竖直做匀加速运动的过程中,力F的最大值;
(2)若木块由静止开始做匀加速运动,直到A、B分离的过
程中,弹簧的弹性势能减少了0.248 J,求这一过程F对
木块做的功.

分析:此题难点和失分点在于能否通过对此物理过程的分析后,确定两物体分离的临界点,即当弹簧作用下的两物体加速度、速度相同且相互作用的弹力 N =0时 ,恰好分离.
解:
当F=0(即不加竖直向上F力时),设A、B叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为x,有
kx=(mA+mB)g
x=(mA+mB)g/k ①
对A施加F力,分析A、B受力如图
对A F+N-mAg=mAa ②
对B kx′-N-mBg=mBa′ ③
可知,当N≠0时,AB有共同加速度a=a′,由②式知欲使A匀加速运动,随N减小F增大.当N=0时,F取得了最大值Fm,
即Fm=mA(g+a)=4.41 N
又当N=0时,A、B开始分离,由③式知,
此时,弹簧压缩量kx′=mB(a+g)
x′=mB(a+g)/k ④
AB共同速度 v2=2a(x-x′) ⑤
由题知,此过程弹性势能减少了WP=EP=0.248 J
设F力功WF,对这一过程应用动能定理或功能原理
WF+EP-(mA+mB)g(x-x′)= (mA+mB)v2 ⑥
联立①④⑤⑥,且注意到EP=0.248 J
可知,WF=9.64×10-2 J

H没有标注。姑且认为是物块的初始高度吧。假定落到转折点时没有撞击损失的能量。
用牛顿定理(角度用theta、摩擦因素用u表示):
在斜面上时:
重力沿斜面的分量:Gd=m*g*cos(theta)
支持力等于重力垂直于斜面的分量:N=m*g*sin(theta)
摩擦阻力:Ds=u*N=u*m*g*sin(theta)
物块的加速度:as=(Gd-Ds)/m=g*(cos(theta)-u*sin(theta)) (匀加速运动)
斜坡面的长度:L=H/cos(theta)
匀加速运动距离、时间和加速度之间的关系(因为初始速度为零,不用考虑):
L=1/2 * as * t * t (t为到达斜坡底部的时间)
由上式可解出时间:t=sqrt(2*L/as) (sqrt 表示开根号)
进而可求出到达底部的速度:Vs=as*t =as*sqrt(2*L/as)=sqrt(2*as*H/cos(theta))(只是表达形式,注意as已经有具体的表达式了)
这个Vs就是开始在平面上运动的初速度
在平面上:
摩擦力:Dh=u*m*g (支持力等于重力)
匀加(减)速度:ah=Dh/m=u*g
令当静止(速度为零)时经历的时间(从到达平面后计算)为th,则有:
S=Vs*th-1/2*ah*th*th
Vs=ah*th
加上上面的:Vs=sqrt(2*as*H/cos(theta))
可以解出:H=uS/(1-u*tan(theta))

动能定理比较简单:
一开始物块具有的势能:P=m*g*H
在斜面上摩擦力做的功:Ws=u*m*g*sin(theta)*H/cos(theta)
在平面上摩擦力做的功:Wh=u*m*g*S
势能转化为动能,然后被摩擦力消耗,所以:
P=Ws+Wh
同样解得:H=uS/(1-u*tan(theta))

没看见加分啊?呵呵!

楼主你好,作为物理专业的学生,这道题我曾经做过类似的,第一问就不说了。求(2)物块2在传送带上运动的时间t是多少?
首先,要分析清楚物块2在传送带(BC段)的运动分几个阶段,具体要先将物块在B点的速度求出:
B点:1/2mv1^2=Ep (1) m1v1=m2v2 (2) 解得v2
然后进入传送带,分2个阶段:

阶段1:因为开始传送带虽然加速,但速度比物块2小,所以相对传送带减速,ma2=μmg 所以a2=μg=2m/s2 方向向左。与此同时传送带也在加速,等到两者速度相等时,保持相对静止,随后进入阶段2,这样可以算出物块加速到和传送带速度相等时用的时间t1,a1*t1=v2-a2*t1,即阶段1用的时间 t1=v2/(a1+a2)。 同时计算出距离L1=V2*t-1/2at^2 末速度V3=a1*t1(第2阶段初速度)

阶段2:传送带速度继续以1m/s2的加速度增加,开始拉动物块加速,由于摩擦系数为μ,所以a=μg
剩余距离L2=L-L1 已知初速度V3、加速度a2和距离L2,求时间的简单问题,。v3*t2+1/2a1t2^2=L2 解出t2
问题到这里就可以了t=t1+t2

希望能帮助到楼主!楼主开开心心解题啊!

由弹簧势能得m1速度:1/2m1v1²=Ep
由动量守恒求m2分离速度:m1v1=m2v2,这里题目存在问题,没说清楚m1会不会倒回来追上m2并碰撞,假设不会
代入解得:
v1=4
v2=3
由于开始时带无速度,所以m2将在带上减速至与带同速,其加速度大小:a1=gμ=2
由于a1>a=1,
同速时有,对m2:v2-a1×t1=v4,对送带:v4=a×t1
m2位移:s=v2×t1-1/2a1×t1²
解得:
t1=1.
s=2.
v4=1.
这里可以回答lz问的问题:m2的位移不受送带位移的直接影响,只需考虑送带的阻力即可
同速以后,由于摩擦力的加速度大于送带加速度(a1>a),说明摩擦力可以使m2以a的加速度加速运动而不会再滑,从而可以用共速计算在送带剩下距离运动的时间,即:
v4×t2+1/2a×t2²=L-s
解得:t2=1.
从而m2在送带上的总时间为:t=t1+t2=2秒
从题面上看,后面的半圆对解题没看出有什么用,不过倒是可以由v4求半圆的半径。

物体在传送带上有两个阶段,在物体的速度比传送带快时,物体相对传送带向右运动,加速度等于f/m=2m/s^2,做减速运动,而传送带做加速度为1米每平方秒的加速运动,直到二者速度相同,之后物体随着传送带做1米每平方秒的加速运动

求解第二问时 可先用恰好通过最高点算出物块2离开传送带时的速度

而物块滑上传送带时 传送带速度为0 所以物块会减速 加速度为2
当二者速度相同后 再以1为加速度向前加速

当然 也有可能 物块和传送带在速度还未相同前 物块就已经离开传送带
由计算结果判断

我没算第一问 以上是思路

没有关系,V2是以地面为参考系的速度,算出位移x时,位移x是以地面为参考系的位移。


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