专题33 题型技巧:弹簧两次受力问题 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册(知识精讲+专项训练)
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内容正文:
专题33 题型技巧:弹簧两次受力问题
必备知识
题型特征
弹簧两次受力不同,求一端移动距离或劲度系数。
题型技巧
1. 两次都拉伸或都压缩:
注意:这里的是第一次和第二次弹簧的长度差,即弹簧一端移动距离,不是形变量。
2. 一次压缩一次拉伸:
【典例1】如图所示,物体A、B通过一轻质弹簧相连,A的质量为m,B的质量为M,开始时B放在地面上,A、B都处于静止状态。现通过细绳将A向上缓慢拉起,当B刚要离开地面时,A上升距离为L,假设弹簧一直在弹性限度范围内,则( )
A. B.
C. D.
【典例2】两木块的质量分别为和,且与竖直劲度系数为k的轻弹簧相连,如图所示,整个系统处于平衡状态,重力加速度为g,现缓慢向上提,直到刚要离开地面,在此过程中m1移动的距离为( )
A. B.
C. D.
【典例3】如下图所示,两木块的质量分别为和,两轻质弹簧的劲度系数分别为和,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧。在这个过程中,下面木块移动的距离为( )
A. B. C. D.
【典例4】一根轻质弹簧一端固定,用大小为的力压弹簧的另一端,平衡时长度为;改用大小为的力拉弹簧,平衡时长度为,弹簧在拉伸或压缩时均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【典例5】三个木块a、b、c和两个劲度系数均为的相同轻弹簧p、q用轻绳连接(如图),a放在光滑水平桌面上,a、b质量均为,c的质量为,开始时弹簧p处于原长,轻绳恰好伸直,木块都处于静止状态。现用水平力缓慢地向左拉弹簧p的左端,直到木块c刚好离开水平地面为止,g取,该过程中p弹簧的左端向左移动的距离是( )
A. B.
C. D.
1.如图所示,木块A、B的质量分别为3m、m,用一个劲度系数为k的轻质弹簧,其两端分别与A、B相拴接,最初系统静止,现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面,则这一过程A上升的高度为( )
A. B. C. D.
2.如图两根轻弹簧AC和BD,它们的劲度系数分别为k1和k2,它们的C、D端分别固定在质量为m的物体上,A、B端分别固定在支架和正下方地面上,当物体m静止时,上方的弹簧处于原长;若将物体的质量变为3m,仍在弹簧的弹性限度内,当物体再次静止时,其相对第一次静止时位置下降了(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
3.如图所示,甲、乙为两根完全相同的轻质弹簧,甲弹簧一端固定在天花板上,另一端悬挂一质量为的物块;乙弹簧一端固定在水平地面上,另一端连接一质量为的物块,两物块静止时,测得甲、乙两根弹簧的长度分别为和,已知重力加速度大小为g,两弹簧均在弹性限度内,则这两根弹簧的劲度系数为( )
A. B.
C. D.
4.如图所示,甲乙为两根完全相同的轻质弹簧,甲弹簧一端固定在天花板上,另一端悬挂一质量为m的物块;乙弹簧一端固定在水平地面上,另一端连接一质量也为m的物块.两物块静止时,测得甲乙两根弹簧的长度分别为和.已知重力加速度为g,两弹簧均在弹性限度内.则这两根弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
5.(多选)两根相同的轻弹簧的原长均为,将两弹簧与两相同物体按如图所示的方式连接并悬挂于天花板上,静止时两根弹簧的总长为,现用手托着物体,使下面的弹簧2恢复到原长,则下面说法正确的有( )
A.悬挂稳定时弹簧1的长度为,弹簧2的长度为
B.弹簧2恢复原长时弹簧1长度为
C.物体上升的距离为
D.物体上升的距离为
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专题33 题型技巧:弹簧两次受力问题
必备知识
题型特征
弹簧两次受力不同,求一端移动距离或劲度系数。
题型技巧
1. 两次都拉伸或都压缩:
注意:这里的是第一次和第二次弹簧的长度差,即弹簧一端移动距离,不是形变量。
2. 一次压缩一次拉伸:
【典例1】如图所示,物体A、B通过一轻质弹簧相连,A的质量为m,B的质量为M,开始时B放在地面上,A、B都处于静止状态。现通过细绳将A向上缓慢拉起,当B刚要离开地面时,A上升距离为L,假设弹簧一直在弹性限度范围内,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】整体法与隔离法解决共点力平衡问题
【详解】开始时弹簧处于压缩状态,其压缩量为,由胡克定律得到
当B刚要离开地面时,弹簧处于拉长状态,其伸长量为,由胡克定律得到
则A上升距离为
故选B。
【典例2】两木块的质量分别为和,且与竖直劲度系数为k的轻弹簧相连,如图所示,整个系统处于平衡状态,重力加速度为g,现缓慢向上提,直到刚要离开地面,在此过程中m1移动的距离为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】胡克定律
【详解】系统处于原来状态时,弹簧被压缩,其压缩量为
刚要离开地面时,弹簧被拉伸,其伸长量为
此过程中m1移动的距离
故选C。
【典例3】如下图所示,两木块的质量分别为和,两轻质弹簧的劲度系数分别为和,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧。在这个过程中,下面木块移动的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】整体法与隔离法解决共点力平衡问题
【详解】设下面弹簧的原长为,初始时,以两木块为上面弹簧为整体,根据受力平衡可得
解得下面弹簧的压缩量为
则下面木块离地面的高度为
现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,说明上面弹簧的弹力为零,以下面木块为对象,根据受力平衡可得
解得下面弹簧的压缩量为
则下面木块离地面的高度为
故下面木块移动的距离为
故选C。
【典例4】一根轻质弹簧一端固定,用大小为的力压弹簧的另一端,平衡时长度为;改用大小为的力拉弹簧,平衡时长度为,弹簧在拉伸或压缩时均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】弹簧劲度系数
【详解】分别以两次作用为研究对象,弹簧弹力为F=kx,x为弹簧的形变量,所以由胡克定律可知
解得
故选A。
【典例5】三个木块a、b、c和两个劲度系数均为的相同轻弹簧p、q用轻绳连接(如图),a放在光滑水平桌面上,a、b质量均为,c的质量为,开始时弹簧p处于原长,轻绳恰好伸直,木块都处于静止状态。现用水平力缓慢地向左拉弹簧p的左端,直到木块c刚好离开水平地面为止,g取,该过程中p弹簧的左端向左移动的距离是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】胡克定律
【详解】未用水平力拉弹簧p时,弹簧q处于压缩状态,受到的压力大小等于木块b的重力,由胡克定律得弹簧q压缩的长度为
m
当木块c刚好离开水平地面时,弹簧q处于伸长状态,受到的拉力大小等于木块c的重力,根据胡克定律得弹簧q伸长的长度
m
此时,弹簧p处于伸长状态,受到的拉力大小等于木块b、c的总重力,则弹簧p伸长的长度为
m
根据几何关系得到,该过程中p弹簧的左端向左移动的距离为
mcm
故选A。
1.如图所示,木块A、B的质量分别为3m、m,用一个劲度系数为k的轻质弹簧,其两端分别与A、B相拴接,最初系统静止,现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面,则这一过程A上升的高度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】胡克定律
【详解】开始时,A、B都处于静止状态,弹簧的压缩量设为,由胡克定律有
物体B恰好离开地面时,弹簧的拉力等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为,由胡克定律有
这一过程中,物体A上升的高度
联立可得
故A、B、C错误,D正确;
故选D。
2.如图两根轻弹簧AC和BD,它们的劲度系数分别为k1和k2,它们的C、D端分别固定在质量为m的物体上,A、B端分别固定在支架和正下方地面上,当物体m静止时,上方的弹簧处于原长;若将物体的质量变为3m,仍在弹簧的弹性限度内,当物体再次静止时,其相对第一次静止时位置下降了(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】弹簧劲度系数
【详解】原来,下面的弹簧被压缩x1,根据力的平衡条件有
后来,上面的弹簧被拉伸x2,又建立平衡,有
两式联立解得
故选C。
3.如图所示,甲、乙为两根完全相同的轻质弹簧,甲弹簧一端固定在天花板上,另一端悬挂一质量为的物块;乙弹簧一端固定在水平地面上,另一端连接一质量为的物块,两物块静止时,测得甲、乙两根弹簧的长度分别为和,已知重力加速度大小为g,两弹簧均在弹性限度内,则这两根弹簧的劲度系数为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】胡克定律
【详解】根据平衡条件得
解得
故选B。
4.如图所示,甲乙为两根完全相同的轻质弹簧,甲弹簧一端固定在天花板上,另一端悬挂一质量为m的物块;乙弹簧一端固定在水平地面上,另一端连接一质量也为m的物块.两物块静止时,测得甲乙两根弹簧的长度分别为和.已知重力加速度为g,两弹簧均在弹性限度内.则这两根弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】胡克定律
【详解】设弹簧的劲度系数是k,原长为,对甲弹簧,甲弹簧的伸长量为
弹簧受到拉力为
对乙弹簧,乙弹簧的压缩量为
弹簧受到的压力为
联立解得
故选B。
5.(多选)两根相同的轻弹簧的原长均为,将两弹簧与两相同物体按如图所示的方式连接并悬挂于天花板上,静止时两根弹簧的总长为,现用手托着物体,使下面的弹簧2恢复到原长,则下面说法正确的有( )
A.悬挂稳定时弹簧1的长度为,弹簧2的长度为
B.弹簧2恢复原长时弹簧1长度为
C.物体上升的距离为
D.物体上升的距离为
【答案】AD
【知识点】胡克定律
【详解】A.设弹簧的劲度系数为k,A、B两物体质量均为m,对弹簧1有
对弹簧2有
可得
解得
可知悬挂稳定时弹簧1的长度为,弹簧2的长度为,A正确;
BC.当弹簧2恢复到原长时,弹簧2上没力,弹簧1只承受一个物体,此时形变量
所以长度为,上升,BC错误;
D.弹簧2恢复原长时,相对悬挂状态下的弹簧总长,弹簧2缩短了,弹簧1缩短了,则有上升了弹簧1和弹簧2的缩短量之和,为,D正确。
故选AD。
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