如圖所示,質(zhì)量均為m的物體B.C分別于輕質(zhì)彈簧的兩端栓接,將它們放在傾角為30°的光滑斜面上,靜止時(shí)彈簧的形變量為x0.斜面底端有固定擋板D,物體C靠在擋板D上.將質(zhì)量也為m的物體A從斜面上的某點(diǎn)由靜止釋放,與B相碰.已知重力加速度為g,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),不計(jì)空氣阻力.求:
(1)彈簧的勁度系數(shù)k;
(2)若A與B相碰后粘連在一起開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),且A與B第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到最高點(diǎn)時(shí),C對(duì)擋板D的壓力恰好為0,求此簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅;
(3)若將A從另一位置由靜止釋放,A與B相碰后不粘連,但仍立即一起運(yùn)動(dòng),且當(dāng)B第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),C對(duì)擋板D的壓力也恰好為零.已知A與B相碰后彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)B的速度大小為v=
1.5gx0
,求相碰后A第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到的最高點(diǎn)與開始靜止釋放點(diǎn)之間的距離.
(1)對(duì)B,由平衡條件,有:mgsinθ=kx0
解得:k=
mg
2x0

(2)設(shè)A與B一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在平衡位置時(shí)彈簧的壓縮量為x1,則有:
2mgsinθ=kx1
設(shè)A與B第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)彈簧的伸長(zhǎng)量為x2,則由題意有:
mgsinθ=kx2
所以此簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅A=x1+x2
解得:A=3x0
(3)設(shè)物體A釋放時(shí)A與B之間距離為x,A與B碰撞前物體A速度的大小為v1,則有:
mgxsinθ=
1
2
m
v21
,得v1=
gx

設(shè)A與B相碰后兩物體共同的速度為v2,對(duì)A與B發(fā)生碰撞的過程,有:mv1=2mv2,得:v2=
1
2
v1

物體B靜止時(shí)彈簧的形變量為x0,設(shè)彈性勢(shì)能為Ep,從A、B開始?jí)嚎s彈簧到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)的過程,有:
1
2
?2m
v22
+EP=
1
2
?2mv2+2mgx0sinθ

當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)A、B恰好分離,設(shè)分離后物體A還能沿斜面上升的距離為x3
對(duì)物體A,從與B分離到最高點(diǎn)的過程,有:
1
2
mv2
=mgx3sinθ
解得:x3=1.5x0;
對(duì)物體B、C和彈簧所組成的系統(tǒng),物體B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為0,物體C恰好離開擋板D,此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量也為x0,彈簧的彈性勢(shì)能也為EP.從A、B分離到B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程,有
1
2
mv2
=mgx0sinθ+Ep;解得:
物體A第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到的最高點(diǎn)與開始靜止釋放點(diǎn)之間的距離 d=x-x0-x1
聯(lián)立以上各式解得:d=6.5x0;
答:
(1)彈簧的勁度系數(shù)k是
mg
2x0
;
(2)此簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅是3x0
(3)相碰后A第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到的最高點(diǎn)與開始靜止釋放點(diǎn)之間的距離是6.5x0
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,質(zhì)量分別為的A、B兩木塊疊放在豎直輕彈簧上靜止(A、B間不粘連),彈簧的勁度k=100N/m。若在A上作用一個(gè)豎直向上的拉力F,使A由靜止開始以2.5m/s2的加速度豎直向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。已知從開始運(yùn)動(dòng)到A、B恰好分離過程中彈簧的彈性勢(shì)能減少了0.375J。取g=10m/s2。求:

小題1:A、B共同上升高度h為多大時(shí)兩木塊恰好分離;
小題2:A、B剛分離時(shí)B木塊的速度大小;
小題3:A、B分離前拉力對(duì)木塊做的功。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,四根相同的彈簧都處于水平位置,右端都受到大小皆為F的拉力作用,而左端的情況各不相同:
①中的彈簧左端固定在墻上;
②中的彈簧左端受大小也為F的拉力作用;
③中的彈簧左端栓一個(gè)小物塊,物塊在光滑桌面上滑動(dòng);
④中的彈簧左端栓一個(gè)小物塊,物塊在有摩擦的桌面上滑動(dòng).
若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零,以l1、l2、l3、l4依此表示四根彈簧的伸長(zhǎng)量,則有(  )
A.l1<l2B.l2=l4C.l3<l1D.l4>l3

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示為一輕彈簧的長(zhǎng)度L和彈力F的大小關(guān)系,則由圖線可知:
(1)彈簧的原長(zhǎng)是______cm;
(2)彈簧的勁度系數(shù)是______N/m;
(3)彈簧伸長(zhǎng)0.05m時(shí),彈力的大小是______N.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

某課外活動(dòng)小組對(duì)一勁度系數(shù)未知的彈簧進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在彈性限度內(nèi),若在此彈簧下端掛一重20N的物體,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為14cm,若在彈簧上端壓一重10N的物體,靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為8cm,試求該彈簧的勁度系數(shù)k和彈簧的原長(zhǎng)X0

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

在“互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)中,F(xiàn)1和F2表示兩個(gè)互成角度的力,F(xiàn)’表示由平行四邊形定則畫出的合力,F(xiàn)表示根據(jù)“等效性”通過實(shí)驗(yàn)得到的合力,則圖中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是圖________。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

利用圖甲所示的裝置,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.一次實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為m的重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡,如圖乙所示:O是打下的第一個(gè)點(diǎn),取離O點(diǎn)較遠(yuǎn)的相鄰的三個(gè)實(shí)際點(diǎn)A、B、C為計(jì)數(shù)點(diǎn).已知m=1kg,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)(g取9.8m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
    
(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是       (填選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母).
A.按照?qǐng)D所示的裝置安裝器件;
B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到直流電源上;
C.先釋放m,再接通電源打出一條紙帶;
D.測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離;
E.根據(jù)測(cè)量的結(jié)果,分別計(jì)算系統(tǒng)減少的重力勢(shì)能和增加的動(dòng)能.
(2)在打點(diǎn)O到B過程中物體勢(shì)能的減少量為       J,動(dòng)能的增量為      J.
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是                                       ;

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究外力對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系。

(1)如圖乙所示,用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=_________mm;實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑從圖甲所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電時(shí)間△t,在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量滑塊(含遮光條)的質(zhì)量M、鉤碼的m和滑塊靜止時(shí)遮光條到光電門的距離L。
(2)本實(shí)驗(yàn)中若M遠(yuǎn)大于m,外力對(duì)滑塊做功W的表達(dá)式為W=________________,滑塊(含遮光條)的動(dòng)能變化量△Ek的表達(dá)式為△Ek =_____________。通過幾次實(shí)驗(yàn),若兩者在誤差允許的范圍內(nèi)相等,則說明合外力對(duì)滑塊做功等于滑塊動(dòng)能的變化量。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

(8分)如圖為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法,應(yīng)保持___________不變,用鉤碼所受的重力大小作為___________,用DIS測(cè)小車的加速度。
(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線(如圖所示)。

①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是                  。
②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是(   )
A.小車與軌道之間存在摩擦B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D.所用小車的質(zhì)量太大

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