輕繩、輕桿、輕彈簧、接觸面的暫態(tài)模型-高考物理模型法之實物模型法(解析版)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高中物理系列模型之實物模型.輕繩、輕桿、輕彈簧、接觸面的暫態(tài)模型1、 模型界定本模型是指由輕繩、輕桿、輕彈簧連接的物體（或系統(tǒng)）或直接接觸的兩物體系統(tǒng)，當(dāng)外界條件發(fā)生突變時，物體的瞬時狀態(tài)的判定的問題。2 模型破解按照能否發(fā)生明顯的形變，可將此模型分為兩類：一類是由不可伸長的細線、輕質(zhì)細繩、輕質(zhì)細桿、剛性接觸面連接的系統(tǒng)，他們的特征是在外力作用下產(chǎn)生的微小形變可以忽略，進而可以忽略外界條件變化時系統(tǒng)由一種穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的短暫的暫態(tài)過程，可認為系統(tǒng)是由一種穩(wěn)定狀態(tài)直接突變?yōu)榱硪环N穩(wěn)定狀態(tài)。他們的不同之處輕質(zhì)細線（或細繩）只能對物體施加拉力，且方向一定沿細

2、線方向；輕質(zhì)細桿對物體的作用力可以是拉力也可以是推力，作用力的方向卻不一定沿桿的方向，具體方向與物體的運動狀態(tài)有關(guān)；接觸面的彈力只能是推力，方向一定與接觸面（或其切平面）垂直。再一類是由輕彈簧、輕質(zhì)彈性細線、橡皮筋連接的系統(tǒng)，他們的特征是外力作用時形變明顯，外界條件變化時系統(tǒng)從一種穩(wěn)定狀態(tài)變化到另穩(wěn)定狀態(tài)時所需時間較長，狀態(tài)的變化是一個漸變過程，外界條件發(fā)生變化的瞬時前后他們的彈力相同。他們的不同之處在于彈簧可以是被拉伸也可以是被壓縮的，其彈力的方向通常是沿其軸線方向的，而彈性細線與橡皮筋只能是被拉伸的，其彈力方向只能是沿其所在的直線。1. 從狀態(tài)穩(wěn)定后的物體運動性質(zhì)來分析以細線為代表的暫態(tài)過

3、程2. 從彈力在瞬時不變來分析以彈簧為代表的暫態(tài)過程。例1.如圖所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細繩固系于墻壁。開始時a、b均靜止。彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細繩均有拉力，a所受摩擦力0，b所受摩擦力=0，現(xiàn)將右側(cè)細繩剪斷，則剪斷瞬間例1題圖 A大小不變 B方向改變 C仍然為零 D方向向右【答案】【解析】剪斷右側(cè)細繩的瞬間,彈簧彈力不變,物體b立即向左滑動或具有向左滑動的趨勢,物體b立即受到向右的滑動摩擦力或靜摩擦力的作用,C錯誤D正確.由于彈簧的彈力不變,物體a受力情況不變,地面對a的摩擦力及左側(cè)繩對a的拉力都不變,A正確B錯誤.例2.如圖所示，質(zhì)量為m的

4、小球與輕質(zhì)彈簧和水平細線相連，、的另一端分別固定于P、Q，當(dāng)僅剪斷、中的一根的瞬間，球的加速a應(yīng)是 例2題圖 A若剪斷，則a=g，豎直向下B若剪斷，則a=g tan，方向水平向左C若剪斷，則a=，方向沿的延長線D若剪斷，則a=g，豎直向上【答案】例3.如圖所示，物體AB的質(zhì)量分別為m、2m，中間用一輕質(zhì)彈簧連接，用豎直向上的力向上拉A物體使AB一起向上以加速度a做勻加速直線運動。某時刻突然撤去拉力，則在撤去力F的瞬間A物體的加速度為例3題圖A. g B.a C.3g+2a D.3g-2a【答案】【解析】在剛撤去拉力時彈簧的張力未發(fā)生變化，則B物體所受外力不變，加速度不變。再取整體為研究對象，有

5、3mg=-2ma+maA，故有aA=3g+2a，C正確。例4.如圖所示，輕彈簧上端與木塊1相連，下端與木塊2相連，木塊2與木塊3接觸但并不粘連，三個木塊質(zhì)量相同，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2、3的加速度大小分別為、。重力加速度大小為g。則有例4題圖A ， B，C， D，【答案】例.如圖所示，兩個質(zhì)量分別為m1、m2的物塊A和B通過一輕彈簧連接在一起并放置于水平傳送帶上。水平輕繩一端連接A。另一端固定在墻上，A、B與傳送帶間動摩擦因數(shù)均為，傳送帶順時針方向轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，突然剪斷輕繩的瞬間，設(shè)A、B的加速度分別為a

6、A和aB（彈簧在彈性限度以內(nèi)，重力加速度為g），則A.， B.，C.， D.，【答案】C 模型演練1.四個質(zhì)量均為的小球，分別用三根繩子和一根輕彈簧相連，處于平衡狀態(tài)，如圖所示。現(xiàn)突然迅速剪斷、，讓小球下落。在剪斷輕繩的瞬間，設(shè)小球1、2、3、4的加速度分別用、表示，則：（ ）練1 圖A ， B.，C，D。，【答案】【解析】剪斷A1后系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài),A2中張力立即消失,1、2兩球都只受到重力作用,加速度都等于g.剪斷B1前彈簧中張力等于4球的重力,而剪斷B1后的瞬時B2中彈力不變,故球4加速度仍為零,而球3加速度易求得為2g,故B正確. 2.物塊A1、A2、B1和B2的質(zhì)量均為m，A1、

7、A2用剛性輕桿連接，Bl、B2用輕質(zhì)彈黃連結(jié)，兩個裝置都放在水平的支托物上，處于平衡狀態(tài)，如圖所示.今突然撤去支托物，讓物塊下落，在除去支托物的瞬間，A1、A2受到的合力分別為FA1和FA2，B1、B2受到的合力分別為FB1和FB2，則練2圖AFA1=0FA2=2mg，F(xiàn)B1=0，F(xiàn)B2=mgBFA1=mg，F(xiàn)A2=mg，F(xiàn)B1=0，F(xiàn)B2=2mgCFA1=mg，F(xiàn)A2=2mg，F(xiàn)B1=mg，F(xiàn)B2=mgDFA1=mg，F(xiàn)A2=mg，F(xiàn)B1=mg，F(xiàn)B2=mg.【答案】3.如圖所示，質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng) 木板AB突

8、然向下撤離的瞬間，小球的加速度大小為 ()練3圖A.O; B.大小為 ,方向豎直向下C.大小為 ,方向垂直于木板向下; D.大小為 方向水平向左【答案】【解析】因為彈簧發(fā)生和恢復(fù)形變都需要時間，故在其他力變化的瞬間，彈力不變化，所以木板AB突然撤去的時候，小球仍然受到與原來相等的重力和彈力作用，根據(jù)初始狀態(tài)的受力平衡可知，小球重力和所受彈力的合力應(yīng)與木板AB對其支持力平衡，故小球加速度方向應(yīng)垂直于木板向下，再根據(jù)幾何關(guān)系可得出C選項正確.4.如圖所示，、兩球質(zhì)量均為，它們之間用輕彈簧連接，放在光滑的水平地面上，用水平力將球向左緩慢推并達到平衡，此時水平推力的大小為?，F(xiàn)突然撤去左側(cè)擋板，關(guān)于此瞬

9、間A、B的加速度、正確的是（ ）KS*5U.C#O%練4圖A BC D【答案】【解析】撤去擋板前,A與擋板間、彈簧彈力大小都等于力F,撤去擋板后瞬間,彈簧彈力未變,此時A所受合力等于彈簧彈力F、B所受合力為零,故、,B正確.5.如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別為和2中間用輕質(zhì)彈簧相連，A、B兩物體與水平面間的動摩擦因數(shù)均為，在水平推力F作用下，A、B兩物體一起以加速度向右做勻加速直線運動。當(dāng)突然撤去推力F的瞬間，A、B兩物體的加速度大小分別為（ ）練5圖A； B。；C； D。；【答案】6.如圖所示,小球質(zhì)量為m,被三根質(zhì)量不計的彈簧A、B、C拉住,彈簧間的夾角均為1200,小球平衡時, A、B

10、、C的彈力大小之比為3：3：1,當(dāng)剪斷C瞬間,小球的加速度大小及方向可能為練6圖A、g/2,豎直向下 B、g/2,豎直向上 C、g/4,豎直向上 D、g/4,豎直向下【答案】BD7.用細繩拴一個質(zhì)量為m的小球，小球?qū)⒁欢斯潭ㄔ趬ι系乃捷p彈簧壓縮了(小球與彈簧不拴接)，如圖所示，將細線燒斷后練7圖 A小球立即做平拋運動 B小球的加速度立即為g C小球脫離彈簧后做勻變速運動D小球落地時動能大于mgh【答案】【解析】將細線燒斷后瞬時,除重力外小球還受到彈簧彈力,故AB皆錯誤.小球脫離彈簧后只受到恒定的重力作用,加速度就是重力加速度,也是恒定的,C正確.從能量轉(zhuǎn)化與守恒角度來看,小球落地時的動能等于

11、減少的重力勢能與彈簧減少的彈性勢能之和,故D正確.8.如圖所示，輕彈簧豎直放置在水平面上，其上放置質(zhì)量為2kg 的物體A，A處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將質(zhì)量為3kg的物體B輕放在A上，則B與A剛要一起運動的瞬間，B對A的壓力大小為(取g=10m/s2) 練8圖 A30 N B18 N C12 N D0【答案】【解析】在將B放在A上之前,彈簧彈力等于A物體的重力,將B放在A上的瞬時,彈簧彈力未變,則AB整體所受合力等于B物體所受重力,由牛頓第二定律有,再以B為研究對象,仍由牛頓第二定律有,兩式聯(lián)立可得,C正確.9.如圖所示，傾角為30°的光滑桿上套有一個小球和兩根輕質(zhì)彈簧，兩彈簧的一端各與小球相

12、連，另一端分別用銷釘、固定于桿上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)設(shè)拔去銷釘（撤去彈簧）瞬間，小球的加速度大小為6/若不拔去銷釘，而拔去銷釘（撤去彈簧）瞬間，小球的加速度可能是（取10/）：（ ）練9圖A11/，沿桿向上 B11/，沿桿向下C1/，沿桿向上D1/，沿桿向下【答案】,BC正確AD錯誤.10.如右圖，輕彈簧上端與一質(zhì)量為的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木坂上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為、重力加速度大小為g。則有 A. ， B. ， C. D. ，【答案】11.如圖所示，吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量均為，B和C分別固定在豎直彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計整個系統(tǒng)在輕繩懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將懸掛吊籃的輕繩剪斷，在輕繩剛斷的瞬間A. 物體B的加速度大小為 B. 物體C的加速度大小為C. 吊籃A的加速度大小為D. A、C間的彈力大小為【答案】D 【解析】在輕繩剛剪斷瞬間，彈簧彈力不變，物體B的加速度為0，A錯誤。以AC為整體，由牛頓第二定律有，故AC的加速度為，BC皆錯誤。再以A為對象，可得AC間彈力，D正確。12.如圖所示，將兩個相同的木塊a、b置于固定