【題目】輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與放置于水平桌面上的小物塊(可視為質(zhì)點)相連接。彈簧處于原長時物塊位于O點。現(xiàn)將小物塊向右拉至A點后由靜止釋放,小物塊將沿水平桌面運動。已知彈簧勁度系數(shù)為k,小物塊質(zhì)量為m,OA間距離為L,彈簧彈性勢能的表達式為 ,式中x為彈簧形變量的大小。

(1)若小物塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù),且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。 求①小物塊第一次經(jīng)過O點時的速度大。

②小物塊向左運動過程中距離O點的最遠距離以及最終靜止時的位置。

(2)在我們的生活中常常用到彈簧,有的彈簧很“硬”,有的彈簧很“軟”,彈簧的“軟硬”程度其實是由彈簧的勁度系數(shù)決定的。請你自行選擇實驗器材設(shè)計一個測量彈簧勁度系數(shù)的實驗,簡要說明實驗方案及實驗原理。

【答案】(1) 0.2L(2) 將彈簧豎直懸掛,彈簧下端掛質(zhì)量不同的物體,穩(wěn)定后測量彈簧伸長量及彈簧所受拉力,根據(jù)胡克定律可得到彈簧的勁度系數(shù)。

【解析】

設(shè)小物塊第一次經(jīng)過O點時的速度為v,根據(jù)功能關(guān)系求解速度;設(shè)小物塊向左運動得最遠處在O點左側(cè)的B點,小物塊由A運動到B的過程中,由功能關(guān)系求出最遠距離,再分析B位置受到的彈力與最大靜摩擦力的關(guān)系,從而判斷物塊能否靜止在B點,若不能靜止,再根據(jù)功能關(guān)系求解即可;將彈簧懸掛,彈簧下端掛質(zhì)量不同的物體,穩(wěn)定后測量彈簧伸長量以及彈簧所受的拉力,再根據(jù)胡克定律得到彈簧的勁度系數(shù);

解:(1)①設(shè)小物塊第一次經(jīng)過O點時的速度為v,根據(jù)功能關(guān)系得:

解得:

設(shè)小物塊向左運動得最遠處在O點左側(cè)的B,BO之間的距離為xB,小物塊由A運動到B的過程中,由功能關(guān)系得:

解得:

此時彈簧彈力為:

小物塊與地面的最大靜摩擦力為:

因此小物塊不能停在B將繼續(xù)向右運動,設(shè)小物塊能靜止在O點右側(cè)得C,CO的距離為xC,小物塊由B點運動到C點的過程中,根據(jù)功能關(guān)系得:

解得:,則小物塊到達B點后向右運動,再次經(jīng)過O點,最終靜止在O點右側(cè)0.2L處。

(2) 方案一:將彈簧豎直懸掛,彈簧下端掛質(zhì)量不同的物體,穩(wěn)定后測量彈簧伸長量及彈簧所受拉力,根據(jù)胡克定律可得到彈簧的勁度系數(shù)。

方案二:將彈簧豎直放置,在彈簧上放置質(zhì)量不同的物體,穩(wěn)定后測量彈簧壓縮量及彈簧所受壓力,根據(jù)胡克定律可得到彈簧的勁度系數(shù)。

方案三:將彈簧一端固定在水平氣墊導(dǎo)軌上,另一端與小滑塊相連接,使小滑塊在氣墊導(dǎo)軌上沿水平方向上做簡諧運動,測出小滑塊加速度,根據(jù)簡諧運動特點及牛頓運動定律可得到彈簧的勁度系數(shù)。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】興趣小組的同學(xué)想測量一捆帶絕緣漆的鎳鉻合金絲的長度。

①如圖1所示,他們用螺旋測微器測得合金絲的直徑d=_________mm。查得鎳鉻合金絲的電阻率為ρ,若測出合金絲的電阻為R,則合金絲的長度可以根據(jù)公式L=__________求出ρ、d、R表示)。

②他們用表盤如圖2所示的多用電表測量合金絲的電阻。先將選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋的“×10”位置,將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔,把兩筆尖相互接觸,調(diào)節(jié)__________選填“S”“T”),使多用電表的指針指向電阻擋的________刻線選填“0”“∞”)。之后將紅、黑表筆的筆尖分別與合金絲兩端接觸,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,于是他們將選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋的________位置選填“×1”、“×100”)。

③正確選擇擋位并重新調(diào)零后,他們將紅、黑表筆分別與合金絲的兩端接觸,測得合金絲的電阻為15Ω。他們還想用伏安法測量合金絲的電阻時,發(fā)現(xiàn)實驗室提供的電流表內(nèi)阻約0.5Ω,電壓表內(nèi)阻約3kΩ。為減小測量誤差,在實驗中應(yīng)采用圖3中的__________電路選填”)。

④他們選擇合適的電路后,分別用最大阻值是5Ω、50Ω、2000Ω的三種滑動變阻器做限流電阻。當滑動變阻器的滑片由一端向另一端移動的過程中,根據(jù)實驗數(shù)據(jù),分別做出電壓表讀數(shù)U隨滑片移動距離x的關(guān)系曲線a、b、c,如圖4所示。用最大阻值為2000Ω的滑動變阻器做實驗得到的圖線是圖中的__________選填“a”、“b”、“c”);為減小實驗誤差,應(yīng)選擇圖中的________選填“a”、“b”、“c”)所對應(yīng)的滑動變阻器。

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【題目】如圖所示,L為自感系數(shù)足夠大的線圈,電路穩(wěn)定時小燈泡可正常發(fā)光,以下說法正確的是  

A. 閉合開關(guān)S,小燈泡立即變亮

B. 斷開開關(guān)S,小燈泡立即熄滅

C. 斷開開關(guān)S,小燈泡緩慢熄滅

D. 斷開開關(guān)S,小燈泡閃亮一下再慢慢熄滅

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【題目】直流電動機是一種使用直流電流的動力裝置,是根據(jù)通電線圈在磁場中受到安培力的原理制成的如圖1所所所示是一臺最簡單的直流電動機模型示意圖,固定部分定子裝了一對磁極,旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)子裝設(shè)圓柱形鐵芯,將abcd矩形導(dǎo)線框固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上,能與轉(zhuǎn)子一起繞軸轉(zhuǎn)動線框與鐵芯是絕緣的,線框通過換向器與直流電源連接定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙很小,可認為磁場沿徑向分布,線框無論轉(zhuǎn)到什么位置,它的平面都跟磁感線平行,如圖2所示側(cè)面圖已知ab、cd桿的質(zhì)量均為M、長度均為L,其它部分質(zhì)量不計,線框總電阻為電源電動勢為E,內(nèi)阻不計當閉合開關(guān)S,線框由靜止開始在磁場中轉(zhuǎn)動,線框所處位置的磁感應(yīng)強度大小均為忽略一切阻力與摩擦

求:閉合開關(guān)后,線框由靜止開始到轉(zhuǎn)動速度達到穩(wěn)定的過程中,電動機產(chǎn)生的內(nèi)能;

當電動機接上負載后,相當于線框受到恒定的阻力,阻力不同電動機的轉(zhuǎn)動速度也不相同求:ab、cd兩根桿的轉(zhuǎn)動速度v多大時,電動機的輸出功率P最大,并求出最大功率

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【題目】如圖所示,一軟導(dǎo)線回路靜置于光滑水平面上,其正上方一定高度有一條形磁鐵,由于磁鐵的運動,回路擴張為圓形,則關(guān)于磁鐵的運動情況可能是  

A. N級朝下,快速靠近 B. N級朝下,快速遠離

C. S級朝下,快速靠近 D. S級朝下,快速遠離

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【題目】一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線是豎直的,圓錐固定,有質(zhì)量相同的兩個小球AB貼著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,如圖所示,A的運動半徑較大,則(  )

A. A球的角速度必小于B球的角速度

B. A球的線速度必小于B球的線速度

C. A球運動的向心加速度必大于B球的向心加速度

D. A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ卮笥?/span>B球?qū)ν脖诘膲毫?/span>

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【題目】如圖所示兩根相距為L的足夠長的金屬彎角光滑導(dǎo)軌如圖所示放置,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊與水平面的夾角為,質(zhì)量均為m的金屬細桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,導(dǎo)軌的電阻不計,回路總電阻為R,整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為B,方向豎直向上的勻強磁場中。靜止釋放cd桿,當通過cd桿某一截面的電量為q時,cd桿的速度大小為v,整個過程ab桿在外力F的作用下處于靜止狀態(tài),重力加速度為g。則在上述過程中  

A. cd桿的平均速度大于 B. ab桿受到的外力最大值為

C. cd桿下滑的位移 D.

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【題目】某物理興趣小組在探究平拋運動的規(guī)律實驗時,將小球做平拋運動,用頻閃照相機對準方格背景照相,拍攝到了如圖所示的照片,但照片上有一破損處.已知每個小方格邊長9.8cm,當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(1)若以拍攝的第1個點為坐標原點,水平向右和豎直向下分別為X、Y軸正方向,則照片上破損處的小球位置坐標為 X=________cm,Y= __________cm。

(2)小球平拋的初速度大小為_________m/s.

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【題目】201913,“嫦娥四號成為了全人類第一個在月球背面成功實施軟著陸的探測器。為了減小凹凸不平的月面可能造成的不利影響,“嫦娥四號采取了近乎垂直的著陸方式。已知:月球半徑為R,表面重力加速度大小為g,引力常量為G,下列說法正確的是

A. 為了減小與地面的撞擊力,“嫦娥四號著陸前的一小段時間內(nèi)處于失重狀態(tài)

B. 嫦娥四號著陸前近月環(huán)繞月球做圓周運動的過程中處于超重狀態(tài)

C. 嫦娥四號著陸前近月環(huán)繞月球做圓周運動的周期約為T=

D. 月球的密度為

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