高考物理二輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練模型28 機械能彈簧模型（原卷版）

模型28機械能彈簧模型1．（2019全國理綜I卷21）在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實線所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體Q完成同樣的過程，其a–x關(guān)系如圖中虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是星球N的3倍，則A．M與N的密度相等B．Q的質(zhì)量是P的3倍C．Q下落過程中的最大動能是P的4倍D．Q下落過程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍2.（2016全國理綜甲）如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點。已知M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<。在小球從M點運動到N點的過程中A．彈力對小球先做正功后做負(fù)功B．.有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C．.彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D．.小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能之差3.（18分）（2016高考全國理綜乙）如圖，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37°的固定直軌道AC的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為的光滑圓弧軌道相切于C點，AC=7R，A、B、C、D均在同一豎直面內(nèi)。質(zhì)量為m的小物塊P自C點由靜止開始下滑，最低到達E點（未畫出），隨后P沿軌道被彈回，最高點到達F點，AF=4R，已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)，重力加速度大小為g。（?。?）求P第一次運動到B點時速度的大小。（2）求P運動到Ｅ點時彈簧的彈性勢能。（3）改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點，從靜止開始釋放。已知P自圓弧軌道的最高點D處水平飛出后，恰好通過G點。G點在C點左下方，與C點水平相距、豎直相距R，求P運動到D點時速度的大小和改變后P的質(zhì)量。最新模擬題1.（2024湖南長沙一中質(zhì)檢）如圖甲所示，一輕彈上端固定在天花板上，下端與一質(zhì)量為m的物體相連，物體下有一托盤，用托盤托著物體使彈簧處于原長狀態(tài)。現(xiàn)在突然撤去托盒，在物體豎直向下運動的整個過程中，其加速度口與彈簧的伸長量x間的關(guān)系如圖乙所示。已知SKIPIF1<0，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為SKIPIF1<0，根據(jù)圖中提供的信息，下列說法正確的是（）A.SKIPIF1<0B.SKIPIF1<0C.當(dāng)彈簧的伸長量為SKIPIF1<0時，物體的速度大小為SKIPIF1<0D.彈簧的伸長量從零增大到SKIPIF1<0的過程中，彈簧彈力對物體做的功與重力做的功不相同2.(2024遼寧沈陽重點高中質(zhì)檢)如圖所示，一輕彈簧的一端固定在傾角為θ=37°的光滑斜面底端，另一端連接一質(zhì)量為2kg的物塊A，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若在物塊A的上方斜面上緊靠A處輕放一質(zhì)量為3kg的物塊B，A、B一起向下運動，經(jīng)過10cm運動到最低點。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，則下列說法錯誤的是（）A.兩物塊沿斜面向下運動的過程中，A、B間的彈力一直增大B.在物塊B剛放上的瞬間，A、B間的彈力大小為7.2NC.兩物塊沿斜面向下運動的過程中，重力勢能與彈性勢能之和先減少后增加D.兩物塊沿斜面向下運動的過程中，彈簧彈性勢能的最大值為3.0J3.(2024遼寧沈陽重點高中質(zhì)檢)如圖所示，質(zhì)量均為SKIPIF1<0的小滑塊M、N通過鉸鏈用長為SKIPIF1<0的輕桿連接，M套在固定的豎直光滑桿上，N放在光滑水平地面上，輕桿與豎直方向夾角SKIPIF1<0，原長為SKIPIF1<0的輕彈簧水平放置，右端與N相連，左端固定在豎直桿O點上，M由靜止釋放，下降到最低點時SKIPIF1<0變?yōu)?0°，整個運動過程中，M、N始終在同一豎直平面內(nèi)，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度大小取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。則M下降過程中（）A.M、N組成的系統(tǒng)機械能守恒B.M、N的速度大小始終相等C.彈簧彈性勢能最大值為SKIPIF1<0D.M達到最大動能時，N受到地面的支持力大小為SKIPIF1<03..（2023福建廈門四模）如圖所示，一個以O(shè)為圓心、半徑為R的光滑圓環(huán)固定在豎直平面，O點正上方固定一根豎直的光滑細(xì)桿。輕質(zhì)彈簧套在光滑細(xì)桿上，上端固定在M點，下端連接套在細(xì)桿上的滑塊。小球穿在圓環(huán)上，通過一根長為SKIPIF1<0的兩端有鉸鏈的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊連接。初始時小球處于圓環(huán)最高點，彈簧處于原長狀態(tài)。小球受微小擾動（初速度視為0）后沿圓環(huán)順時針滑下。當(dāng)小球運動到與圓心等高的Q點時，滑塊速度達到最大值。已知滑塊和小球的質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)SKIPIF1<0，彈性勢能SKIPIF1<0（x為彈簧的形變量），重力加速度為g，滑塊和小球均可視為質(zhì)點，則（）A.小球運動到Q點的過程中，滑塊、小球組成的系統(tǒng)機械能守恒B.小球運動到Q點時速度大小與滑塊相等C.小球運動到Q點時受到細(xì)桿的彈力為SKIPIF1<0D.小球運動到圓環(huán)最低點P時向心加速度大小為SKIPIF1<04．（2023湖北荊門三校5月聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為2000kg電梯的纜繩發(fā)生斷裂后向下墜落，電梯剛接觸井底緩沖彈簧時的速度為4m/s，緩沖彈簧被壓縮2m時電梯停止了運動，下落過程中安全鉗總共提供給電梯17000N的滑動摩擦力。已知彈簧的彈性勢能為SKIPIF1<0（k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量），安全鉗提供的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度大小為SKIPIF1<0。下列說法正確的是（

）A．彈簧的勁度系數(shù)為3000N/mB．整個過程中電梯的加速度一直在減小C．電梯停止在井底時受到的摩擦力大小為17000ND．電梯接觸彈簧到速度最大的過程中電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機械能約為4600J5.（2023河南洛陽等4市三模）如圖所示，U型光滑導(dǎo)軌，水平放在光滑水平面上。一光滑細(xì)桿ab跨放在U型導(dǎo)軌上，且細(xì)桿ab始終與U型導(dǎo)軌垂直。一水平輕質(zhì)彈簧，左端與U型導(dǎo)軌中點相連，右端與細(xì)桿ab中點相連，整體靜止不動，輕質(zhì)彈簧處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)給細(xì)桿ab一個水平向右的初速度v，使其沿U型導(dǎo)軌向右開始運動，則從細(xì)桿ab沿U型導(dǎo)軌開始向右運動到彈簧伸長量最大的過程中（彈簧始終在彈性限度內(nèi)），下列說法正確的是（）A.U型導(dǎo)軌和細(xì)桿ab二者組成的系統(tǒng)機械能守恒B.U型導(dǎo)軌和細(xì)桿ab二者組成的系統(tǒng)動量守恒C.U型導(dǎo)軌、彈簧和細(xì)桿ab三者組成的系統(tǒng)能量守恒D.細(xì)桿ab克服彈簧彈力做的功等于彈簧對U型導(dǎo)軌做的功6.（2023湖南新高考聯(lián)盟第一次聯(lián)考）如圖所示，在傾角為37°的固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端與固定在斜面底端的擋板C拴接，另一端連接滑塊A。一輕細(xì)繩通過斜面頂端的定滑輪（質(zhì)量忽略不計，輕繩與滑輪間的摩擦不計），一端系在物體A上，另一端與小球B相連，細(xì)繩與斜面平行，斜面足夠長。用手托住球B，此時彈簧剛好處于原長?；瑝KA剛要沿斜面向上運動。已知mB=2mA=4kg，彈簧的勁度系數(shù)為k=100N/m，滑塊A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g=10m/s2，且彈簧的彈性勢能Ep與形變量x的關(guān)系為SKIPIF1<0。現(xiàn)由靜止釋放球B，已知B球始終未落地，則下列說法正確的是（）。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）A.釋放B球前，手受到B球的壓力大小為24NB.釋放B球后，滑塊A向上滑行x=0.20m時速度最大C.釋放B球后，滑塊A向上滑行過程中的最大動能為1.2JD.釋放B球后?；瑝KA向上滑行的最大距離為0.48m7.（2023河北唐山三模）如圖所示，傾角SKIPIF1<0的斜面體固定在水平面上，一輕彈簧的下端固定在斜面底端的擋板上，輕彈簧處于原長時其上端位于C點，一根不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩跨過輕質(zhì)滑輪連接物體A和B，A、B的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，均可視為質(zhì)點。物體A與滑輪間的輕繩平行于斜面，與斜面間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0?，F(xiàn)使物體A從距離C點SKIPIF1<0處以SKIPIF1<0的初速度沿斜面向下運動。物體A向下運動將彈簧壓縮到最短后，恰能回到C點。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度g取SKIPIF1<0，不計空氣阻力，整個過程中輕繩處于拉伸狀態(tài)且物體B未與滑輪接觸，不計滑輪摩擦。求：（1）A沿斜面向下運動到C點時輕繩的拉力；（2）整個運動過程中彈簧的最大彈性勢能；（3）物體A沿斜面向上運動過程中的最大速度。8.（2023河北衡水中學(xué)一模）如圖所示，將原長為R的輕質(zhì)彈簧放置在傾角為SKIPIF1<0的傾斜軌道AB上，一端固定在A點，另一端與滑塊P（可視為質(zhì)點，質(zhì)量可調(diào)）接觸但不拴接。AB長為2R，B端與半徑為R的光滑圓弧軌道BCD平滑相連，O點為圓心，SKIPIF1<0，D點在O點的正上方，C點與O點等高?；瑝KP與AB間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0。用外力推動滑塊P，每次都將彈簧壓縮至原長的一半，然后放開，P開始沿軌道AB運動。當(dāng)P的質(zhì)量為m時恰好能到達圓弧軌道的最高點D。已知重力加速度大小為