高頻考點(diǎn)解密物理-力與物體的平衡考點(diǎn)胡克定律

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1．胡克定律在彈簧的彈性限度內(nèi),彈簧上的彈力F與彈簧的形變量Δx成正比，如圖，斜率為彈簧勁度系數(shù)。2．彈簧的串并聯(lián)（1)兩彈簧（k1、k2)串聯(lián)時(shí)，兩彈簧上的彈力大小相等,有F=k1Δx1=k2Δx2等效為一個(gè)彈簧時(shí)，有F=kΔx=k（Δx1+Δx2)，可得=+（2）兩彈簧(k1、k2)并聯(lián)時(shí)，兩彈簧的形變量大小相等,有F1=k1Δx，F(xiàn)2=k2Δx等效為一個(gè)彈簧時(shí)，有F=F1+F2=kΔx，可得k=k1+k2(2015·海南卷)如圖所示,物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過(guò)系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O；整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)；現(xiàn)將細(xì)繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對(duì)原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g,在剪斷瞬間A．a(chǎn)1=3gB．a(chǎn)1=0C．Δl1=2Δl2D．Δl1=Δl2【參考答案】AC【試題解析】設(shè)物體的質(zhì)量為m，剪斷細(xì)繩的瞬間，繩子的拉力消失，彈簧的長(zhǎng)度變化不能立刻消失，彈簧的彈力不會(huì)發(fā)生突變，所以剪斷細(xì)繩的瞬間，a受到重力和彈簧S1的拉力F1,剪斷前對(duì)b、c和彈簧S2整體，有F1=2mg，故剪斷細(xì)繩的瞬間,a受到的合力大小為F=mg+F1=3mg，故加速度a1==3g，A正確，B錯(cuò)誤；彈簧S2的拉力F2=mg，根據(jù)胡克定律F=kΔx,可得Δl1=2Δl2，C正確,D錯(cuò)誤?！舅季S拓展】繩和桿可認(rèn)為是勁度系數(shù)非常大的彈簧,所以繩和桿受力時(shí)發(fā)生的形變非常小,當(dāng)撤去外力時(shí)，繩和桿的微小形變立刻就能恢復(fù)，其上的彈力很快減小為零，可認(rèn)為發(fā)生了力的突變。1．如圖所示，輕彈簧的兩端均被5N的拉力作用，彈簧伸長(zhǎng)了10cm（在彈性限度內(nèi)），則下列說(shuō)法中正確的是A．此時(shí)彈簧所受的合力為零B．此時(shí)彈簧的彈力為10NC．該彈簧的勁度系數(shù)為50N/mD．該彈簧的勁度系數(shù)為100N/m2．如圖所示的裝置中,小球的質(zhì)量均相同，彈簧和細(xì)線的質(zhì)量均不計(jì)，忽略一切摩擦，平衡時(shí)各彈簧的彈力大小分別為F1、F2、F3，其大小關(guān)系是A．F1=F2=F3B．F1=F2〈F3C．F1=F3〉F2D．F3>F1〉F23．一根輕質(zhì)彈簧一端固定,用大小為F1的力壓彈簧的另一端，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l1；改用大小為F2的力拉彈簧，平衡時(shí)長(zhǎng)度為l2，彈簧的拉伸和壓縮都在彈性限度內(nèi)，則該彈簧的勁度系數(shù)為A．B．C．D．4．一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m的小球時(shí),彈簧的總長(zhǎng)度變?yōu)?L.現(xiàn)將兩個(gè)這樣的彈簧按如圖所示方式連接，A、B兩小球的質(zhì)量均為m，則兩小球平衡時(shí)B小球到懸點(diǎn)O的距離為（忽略小球的大小，且彈簧都在彈性限度內(nèi))A．3LB．4LC．5LD．6L5．S1和S2分別表示勁度系數(shù)為k1和k2的兩根彈簧,且k1>k2。a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個(gè)小物體，且ma〉mb。將彈簧與小物體按如圖方式懸掛起來(lái)，現(xiàn)要求兩根彈簧的總長(zhǎng)度最大，則應(yīng)使A．S1在上，a在上B．S1在上,b在上C．S2在上，a在上D．S2在上，b在上6．如圖所示，傾角為θ的光滑斜面ABC放在水平地面上,勁度系數(shù)分別為k1、k2的兩個(gè)輕彈簧沿斜面懸掛著，兩彈簧之間有一質(zhì)量為m1的重物，最下端掛一質(zhì)量為m2的重物，此時(shí)兩重物均處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)把斜面ABC繞A點(diǎn)緩慢地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，重新達(dá)到平衡.求兩物體分別沿斜面移動(dòng)的距離。1．AC【解析】輕彈簧的兩端均在5N的拉力作用下，合力為零，彈簧的彈力F=5N，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)胡克定律，彈簧的勁度系數(shù)k===50N/m，C正確,D錯(cuò)誤?！舅季S拓展】本題易錯(cuò)點(diǎn)是對(duì)彈簧上彈力大小的判斷。彈簧兩端施加等大反向的力時(shí)，彈簧受力平衡,對(duì)質(zhì)量可忽略的輕彈簧,彈簧可視為傳遞力的細(xì)線；對(duì)質(zhì)量不可忽略的彈簧,處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)時(shí)，以彈簧上任意質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象，這些質(zhì)點(diǎn)也必然是靜止的。即被拉伸的彈簧有從外向內(nèi)收縮的彈力,且沿軸向各處大小相等.若彈簧兩端被施加大小不相等的力，即合力不為零,此時(shí)對(duì)輕彈簧，仍可視為傳遞力的細(xì)線,對(duì)彈簧兩邊拉著的物體運(yùn)用牛頓第二定律就能求出其上彈力的大小，且彈簧上彈力仍可認(rèn)為各處相等;但對(duì)質(zhì)量不可忽略的彈簧，彈簧本身也在合力的作用下有一個(gè)加速度，此時(shí)彈簧上的彈力就不能認(rèn)為各處相等了，這種情況雖然比較普遍，但是中學(xué)階段往往通過(guò)理想條件的設(shè)置將之回避。2．A【解析】小球的質(zhì)量相等，且均處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力與小球的重力相等，故F1=F2=F3，選A。3．C【解析】設(shè)彈簧原長(zhǎng)為l，根據(jù)胡克定律可得F1=k(l–l1），F(xiàn)2=k(l2–l），聯(lián)立可得k=，選C。4．C【解析】當(dāng)掛一個(gè)小球時(shí)，根據(jù)胡克定律有mg=kΔx=kL,當(dāng)掛兩個(gè)小球時(shí)，對(duì)上面的彈簧有2mg=kΔx1，對(duì)下面的彈簧有mg=kΔx2，聯(lián)立可得B小球到懸點(diǎn)O的距離為x=2L+Δx1+Δx2=5L，選C。5．D【解析】根據(jù)胡克定律F=kx可知，對(duì)上面的彈簧，受到的拉力F=（ma+mb)g一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和勁度系數(shù)成反比，故S2在上面時(shí)，上面的彈簧最長(zhǎng);對(duì)下面的彈簧,即S1,當(dāng)k一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和拉力成正比,故a在下，b在上時(shí)，下面的彈簧最長(zhǎng)，故選D。6．【解析】旋轉(zhuǎn)前，兩彈簧均處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，設(shè)兩彈簧伸長(zhǎng)量分別為x1、x2由平衡條件有k2x2=m2gsinθ，k2x2+m1gsinθ=k1x1解得x1=,x2=旋轉(zhuǎn)后，兩彈簧均處于壓縮狀態(tài)，設(shè)兩彈簧壓縮量分別為x3、x4由平衡條件有k2x4=m2gcosθ，k2x4+m1gcosθ=k1x3解得x3=，x4=所以質(zhì)量為m1的物體沿斜面移動(dòng)的距離d1=x1+x