《高考物理100考点模拟题千题精练(必修一)》专题2.15 与弹簧相关的平衡问题(基础篇)(解析版)
2021 年高考物理 100 考点最新模拟题千题精练
第二部分 相互作用
专题 2.15.与弹簧相关的平衡问题(基础篇)
一.选择题
1.(2020 洛阳联考)如图所示,质量均为 m的A、B两球,由一根劲度系数为 k的轻弹簧连接静止于半径
为R的光滑半球形碗中,弹簧水平,两球间距为 R且球半径远小于碗的半径.则弹簧的原长为( )
A.+R B.+R
C.+R D.+R
【参考答案】D
【名师解析】以 A球为研究对象,小球受重力、弹簧的弹力和碗的支持力,如图所示.
由平衡条件,得:tan θ==
解得:x=
根据几何关系得:cos θ==,则 tan θ=,
所以 x==
故弹簧原长 x0=+R,故 D正确.
2.(2019 四川攀枝花一模)如图所示,六根原长均为 l的轻质细弹簧两两相连,在同一平面内的六个大小
相等,互成 60°的恒定拉力作用下,形成一个稳定的正六边形,弹簧在弹性限度内。已知正六边形的外
接圆的直径为 d,每根弹簧的劲度系数均为 k,则每个拉力的大小为
1
A.B.
C.D.
【参考答案】.B
【名师解析】已知正六边形的外接圆的直径为 d,每根弹簧的长度为 d/2,每根弹簧的弹力为 F1=
,选择稳定的正六边形的顶点为研究对象,由平衡条件可得每个拉力的大小为 F= ,选项 B正
确。
3.(2018 全国联考).如图所示,
A
、
B
、
C
三个物体的质量是 ,
A
、
B
两物体通
过绳子绕过定滑轮相连,
B
、
C
用劲度系数
k
2的弹簧相连,弹簧
k
1一端固定在天花板上,另一端与滑轮相
连。开始时,
A
、
B
两物体在同一水平面上,不计滑轮、绳子、弹簧的重力和一切摩擦。现用竖直向下的力
缓慢拉动
A
物体,在拉动过程中,弹簧、与
A
、
B
相连的绳子始终竖直,到
C
物体刚要离开地面(A没落
地,B没有与滑轮相碰), 此时
A
、
B
两物体的高度差
A. B.
C. D.
【参考答案】D
【名师解析】开始时,弹簧
k
1的拉力是
A
物体重力的两倍,所以它的拉伸量 ;弹簧
k
2压力是
F
F
F
F
FF
2
B
、
A
两物体的重力差,所以它的压缩量 。
当到
C
物体刚要离开地面时,弹簧
k
1的拉力是
B
、
C
两物体重力和的两倍,所以它的位伸量, ;
弹簧
k
2拉力是
C
的重力差,所以它的压缩量 ,所以
B
物体上升的高度是
物 体 A下 降 的 高 度 , 所 以 A、B高 度 差
,故 D正确,A、B、C错误。
4.(2018 全国联考)如图所示,两个质量均为 m的小球 A、B细绳相连,小球 A与一个轻弹簧相连,弹簧
另一端固定在竖直墙上,小球用一根细线连在天花板上,开始时,两小球都静止不动,这时细线与水平方
向的夹角是 θ=45°,弹簧水平,重力加速度为 g,现突然把细线剪断。在剪断线的瞬间,小球 A的加速度
大小是
A. B. C. 2g D.
【参考答案】B
【名师解析】细线剪断前,小球 A受到 4个力作用,重力、弹簧的弹力、细线的拉力和细绳的拉力,由力
的平衡条件,可知:弹簧的弹力 F=2mg,剪断细线的瞬间,小球 A只受弹簧的弹力和重力,此时弹簧的弹
力还是 F=2mg,所以此时 A球的合力 ,由牛顿第二定律可知,在剪断线
的瞬间,小球 A的加速度大小 ,故 B正确,A、C、D错误。
5. (2018·河南洛阳联考)如图所示,将两根劲度系数均为 k、原长均为 L的轻弹簧,一端固定在水平天
花板上相距为 2L的两点,另一端共同连接一质量为 m的物体,平衡时弹簧与竖直方向的夹角为 37°。若将
物体的质量变为 M,平衡时弹簧与竖直方向的夹角为 53°(sin 37°=0.6),则等于( )
A. B.
3
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