专题2.2 电场中的弹簧、竖直圆轨道、板块和传送带模型-2022-2023年高二物理期末重点考点模型方法特训专练（人教版2019）

2022-2023年高二物理期末重点考点模型方法特训专练 专题2.2 电场中的弹簧、竖直圆轨道、板块和传送带模型 特训专题 特训内容 专题1 弹簧模型（1T—4T） 专题2 竖直圆轨道模型（5T—8T） 专题3 板块模型（9T—12T） 专题4 传送带模型（13T—16T） 【典例专练】 1、 弹簧模型 1．在倾角为θ的光滑固定绝缘足够长的斜面上有两个用绝缘轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和3m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，开始未加电场，系统处于静止状态，A带正电，B不带电，现加一沿斜面向上的匀强电场，物块A沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，之后两个物体运动中，当A的加速度为0时，B的加速度大小为a，方向沿斜面向上，则下列正确的是（   ） A．未加电场时，挡板C对物块B的作用力大小为 B．从加电场后到B刚离开C的过程中，A发生的位移大小为 C．从加电场后到B刚离开C的过程中，物块A的机械能和电势能之和保持不变 D．B刚离开C时，电场力对A做功的瞬时功率为 【答案】D 【详解】A．开始未加电场，系统处于静止状态，挡板C对物块B的作用力大小为A和B的总重力在沿斜面方向上的分力为，A错误； B．从加电场时，弹簧处于压缩状态，对物块A受力分析，根据平衡条件有解得 物块B刚要离开C时，弹簧处于拉伸状态，对B由平衡条件可得3mgsinθ = kx2解得，B刚离开C的过程中，A发生的位移大小为，B错误； C．对A、B和弹簧组成的系统，从加电场后到B刚离开C的过程中，物块A的机械能、电势能与弹簧的弹性势能之和保持不变，弹簧的弹性势能先减小后增大，故物块A的机械能和电势能之和先增大后减小，C错误； D．设A所受的电场力大小为F，由题知当A的加速度为零时，B的加速度大小为a，方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律对A有对B有故有当B刚离开C时，A的速度为v，则电场力对A做功的瞬时功率为，D正确。故选D。 2．如图所示，水平面上固定一绝缘光滑斜面，斜面顶端有一固定挡板，涂有绝缘漆的轻弹簧一端与挡板相连，整个装置放在沿斜面向上的匀强电场中。一带电滑块从斜面上某处由静止释放，运动一段时间后压缩弹簧，设运动过程中滑块的带电量不变，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，则（　　） A．滑块带电量越大，滑块的最大加速度越小 B．电场强度越大，滑块的最大速度越大 C．滑块释放点越低，滑块最大速度的位置越高 D．弹簧劲度系数越大，弹簧的最大弹性势能越大 【答案】B 【详解】A．滑块的加速度为弹簧弹力为0时，滑块的加速度最大，则滑块带电量越大，滑块的最大加速度越大，所以A错误； B．电场强度越大，电场力越大，平均合外力越大，合外力做的功越多，则滑块的最大速度越大，所以B正确； C．滑块最大速度的位置为加速度为0的位置，有解得所以滑块最大速度的位置与滑块的释放点无关，所以C错误； D．设弹簧最大压缩为，滑块释放点离弹簧自由端的距离为L时，根据动能定理有 由功能关系可知最大弹性势能为解得由于弹簧的劲度系数越大，弹簧的最大压缩量越小，则弹簧的最大弹性势能越小，所以D错误； 故选B。 3．如图所示，在空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m电量为+q的物块从A点由静止开始下落，加速度为，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C。在由A运动到C的过程中（空气阻力不计），则（　　） A．物块机械能减少 B．物块和弹簧组成的系统机械能减少 C．物块在B点的速度最大 D．对于系统，重力势能的减少量等于弹性势能与电势能的增加量之和 【答案】BD 【详解】质量为m电量为+q的物块从A点由静止开始下落，加速度为，根据牛顿第二定律 A．以C点为重力势能零势能面，则物块在A点机械能物块在C点机械能为零，则物块由A运动到C的过程中，物块机械能减少故A错误； B．根据题意可知，物块由A运动到C的过程中，物块和弹簧组成的系统机械能减少等于克服电场力做功 故B正确； C．物块由A运动到C的过程中，下落到B点时，物块受电场力和重力，则加速度仍为，方向向下，物块继续加速，则物块在B点的速度不是最大，故C错误； D．对于系统，能量守恒，根据能量守恒定律可知，重力势能的减少量等于弹性势能与电势能的增加量之和，故D正确。故选BD。 4．如图甲所示，绝缘、光滑水平面上方，有水平向右的匀强电场，电场强度大小为E。在水平面右端固定一轻弹簧，一带电物块（可视为质点）质量为m，电量为+q，将带电物块由静止释放，以物块出发点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立坐标系，物块动能Ek与它通过的距离x之间的关系如图乙，其中坐标x1处为弹簧原长位置，O~x1段为直线，坐标x2处动能最大，坐标x4处动能为零。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数为 B．从坐标x1