【題目】如圖1所示，一光滑桿固定在底座上，構(gòu)成支架，放置在水平地面上，光滑桿沿豎直方向，一輕彈簧套在光滑桿上，彈簧的勁度系數(shù)為k。一套在桿上的圓環(huán)從彈簧上端某處由靜止釋放，接觸彈簧后，將彈簧壓縮，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)。重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。取圓環(huán)剛接觸彈簧時(shí)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，取豎直向下為正方向，建立x軸。

（1）在圓環(huán)壓縮彈簧的過(guò)程中，圓環(huán)的加速度為a，位移為x，在圖2中定性畫(huà)出a隨x變化關(guān)系的圖象；

（2）結(jié)合（1）中圖象所圍“面積”的物理意義，論證當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于重力加速度大�。�

（3）我們知道，以圓環(huán)、地球、彈簧組成的系統(tǒng)，動(dòng)能、彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的總和保持不變。如果把彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的和稱(chēng)為系統(tǒng)的勢(shì)能，并規(guī)定圓環(huán)處在平衡位置（此處圓環(huán)重力與彈簧彈力相等）時(shí)系統(tǒng)的勢(shì)能為零，請(qǐng)根據(jù)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”，求圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到平衡位置下方距平衡位置距離為d時(shí)系統(tǒng)的勢(shì)能。

【答案】①如圖所示：

②kd2

【解析】①由牛頓第二定律：

所以

a與x關(guān)系圖像如下圖所示

②設(shè)最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的加速度大小為ax，加速度為零的點(diǎn)速度為vm，物體與彈簧剛接觸時(shí)加速度為v0， 位移速度關(guān)系， ，由題意知a-x圖像中面積的意義如下：

a軸正半軸對(duì)應(yīng)面積大小為：

a軸負(fù)半軸對(duì)應(yīng)面積大小為：

因?yàn)镾1＜S2，所以ax>g

③設(shè)在平衡位置時(shí)彈簧的壓縮量為x0，所以kx0=mg

，

所以距平衡位置為d的位置系統(tǒng)勢(shì)能為：

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞．已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50 kg，橫截面積為S1＝80.0 cm2；小活塞的質(zhì)量為m2＝1.50 kg，橫截面積為S2＝40.0 cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l＝40.0 cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p＝1.00×105 Pa，溫度為T(mén)＝303 K．初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T(mén)1＝495 K．現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移．忽略?xún)苫钊c汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10 m/s2.求：

(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度；

(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示,光滑水平直軌道上有3個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C,B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì)).設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧;當(dāng)A、B速度相等時(shí),B與C恰好相碰并粘接在一起,然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng).假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短.求:

（1）B和C碰撞瞬間損失的機(jī)械能;

（2）彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量M= 4 kg的滑板B靜止放在光滑水平面上，滑板右端固定一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的自由端C到滑板左端的距離L =0.5 m，可視為質(zhì)點(diǎn)的小木塊A質(zhì)量m = 1 kg,原來(lái)靜止于滑板的左端，滑板與木塊A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2.用水平恒力向左拉滑板B，F(xiàn)= 14 N, 作用時(shí)間t后撤去F，這時(shí)木塊A恰好到達(dá)彈簧自由端C處，此后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧的最大壓縮量為x=5cm. g取10 m/s2.求：

(1)水平恒力F的作用時(shí)間

(2)木塊A壓縮彈簧過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能；

(3)當(dāng)小木塊A脫離彈簧且系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在t＝0時(shí)的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)， 其位移隨時(shí)間變化的函數(shù)表達(dá)式為y＝10sin 5πt(cm)．關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波及質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是( )

A．質(zhì)點(diǎn)P的周期為0.4 s

B．質(zhì)點(diǎn)P的位移方向和速度方向始終相反

C．這列簡(jiǎn)諧波的振幅為20 cm

D．這列簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播

E．這列簡(jiǎn)諧波在該介質(zhì)中的傳播速度為10 m/s

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球，在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中（　 　）

A. 小球的機(jī)械能保持不變

B. 小球受的合力對(duì)小球不做功

C. 水平拉力F的瞬時(shí)功率逐漸減小

D. 小球克服重力做功的瞬時(shí)功率逐漸增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，羽毛球筒的A端封閉、B端開(kāi)口，某同學(xué)欲從B端取出筒內(nèi)的位于A端的羽毛球，他將球筒舉到距離桌面H=40cm處，手握球筒讓其快速豎直向下加速運(yùn)動(dòng)，該過(guò)程可看作是由靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=0.20s后球筒撞到桌面并立即停止，羽毛球則相對(duì)球筒繼續(xù)向下滑動(dòng)，當(dāng)羽毛球的球托C滑到B端時(shí)恰好停止。若球筒總長(zhǎng)L=39cm，羽毛球的長(zhǎng)度d=7cm，設(shè)羽毛球相對(duì)球筒滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力和空氣阻力均恒定，重力加速度g=l0m/s2。求：

(1)球筒撞擊到桌面前瞬間的速度大��；

(2)羽毛球相對(duì)球筒滑動(dòng)時(shí)所受的總阻力大小與其重力大小的比值。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，M為水平放置的橡膠圓盤(pán)，在其外側(cè)面均勻地帶有負(fù)電荷．在M正上方用絲線懸掛一個(gè)閉合鋁環(huán)N，鋁環(huán)也處于水平面中，且M盤(pán)和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上．現(xiàn)讓橡膠圓盤(pán)由靜止開(kāi)始繞O1O2軸按圖示方向逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是( )

A. 鋁環(huán)N對(duì)橡膠圓盤(pán)M的作用力方向豎直向下

B. 鋁環(huán)N對(duì)橡膠圓盤(pán)M的作用力方向豎直向上

C. 鋁環(huán)N有擴(kuò)大的趨勢(shì)，絲線對(duì)它的拉力增大

D. 鋁環(huán)N有縮小的趨勢(shì)，絲線對(duì)它的拉力減小

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