如圖a所示，豎直光滑桿固定不動，上面套有下端接觸地面的輕彈簧和一個小物體。將小物體在一定高度靜止釋放，通過傳感器測量到小物體的速度和離地高度h并做出其動能-高度圖b。其中高度從0.35m下降到0.3m范圍內(nèi)圖像為直線，其余部分為曲線。以地面為零勢能面，根據(jù)圖像求：

（1）小物體的質(zhì)量m為多少？

（2）輕彈簧彈性勢能最大時，小物體的動能與重力勢能之和為多大？

（3）把小物體和輕彈簧作為一個系統(tǒng)研究，系統(tǒng)具有的最小勢能為多少？

 

【答案】

（1）1kg（2）1.85J（3）EP=2.8J

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)機械能守恒或動能定理，由0.35m出下落至0.3m處的過程中為自由下落，由圖中讀出：在下落0.05m后，Ek=0.5J

mgΔh=Ek   

m=1kg        4分

（2）輕彈簧彈性勢能最大時，小物體位于最低處h1=0.185m處僅有重力勢能……1分

E=EP=mgh1=100.185=1.85J        2分

（3）由圖中讀出：小物體動能最大EK= 0.7J時，系統(tǒng)勢能最小          1分

由機械能守恒

mgh0=EP+EK            2分

解得：EP=2.8J          2分

考點：考查機械能守恒定律

點評：本題難度較小，在只有重力和彈力做功的情況下機械能守恒，在應(yīng)用機械能守恒定律求解問題時，應(yīng)明確初末狀態(tài)和各能量，列方程求解即可

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，豎直放置的汽缸內(nèi)壁光滑，活塞厚度與質(zhì)量均不計，在B處設(shè)有限制裝置，使活塞只能在B以上運動，B以下汽缸的容積為V0，A、B之間的容積為0.2V0．開始時活塞在B處，缸內(nèi)氣體的壓強與大氣壓強p0相同，溫度為77°C，現(xiàn)緩慢升高汽缸內(nèi)氣體的溫度，直至活塞移動到A處，然后保持溫度不變，在活塞上緩慢加砂，直至活塞剛好移動到B，然后再緩慢降低汽缸內(nèi)氣體的溫度，直到42°C．求：
（1）活塞剛到達A處時的溫度TA；
（2）缸內(nèi)氣體最后的壓強p；
（3）在圖乙中畫出整個過程的p-V圖線．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖a所示，豎直平面內(nèi)有兩根光滑且不計電阻的長平行金屬導(dǎo)軌，間距L．導(dǎo)軌間的空間內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場．將一質(zhì)量m、電阻R的金屬桿水平靠在導(dǎo)軌處上下運動，與導(dǎo)軌接觸良好．
（1）若磁感應(yīng)強度隨時間變化滿足B=kt，k為已知非零常數(shù)．金屬桿在距離導(dǎo)軌頂部L處釋放，則何時釋放，會獲得向上的加速度．
（2）若磁感應(yīng)強度隨時間變化滿足B=
B0c+dt2
，B0、c、d均為已知非零常數(shù)．為使金屬桿中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，從t=0時刻起，金屬桿應(yīng)在外力作用下做何種運動？列式說明．
（3）若磁感應(yīng)強度恒定為B0，靜止釋放金屬桿．對比b圖中從鋁管頂部靜止釋放磁性小球在鋁管中的下落．試從能量角度用文字分析兩圖中的共同點．

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科目：高中物理 來源：模擬題 題型：計算題

在半徑R=5 000 km的某星球表面，宇航員做了如下實驗，實驗裝置如圖(a)所示。豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m=0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點靜止滑下，用力傳感器測出小球經(jīng)過C點時對軌道的壓力F，改變H的大小，可測出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖(b)所示。求：
（1）圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度；
（2）該星球的第一宇宙速度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖23所示，豎直光滑弧形軌道與光滑水平軌道平滑連接，可視為質(zhì)點的兩小球A、B質(zhì)量分別為m和M，M=2m,中間夾有一長度可忽略不計的壓縮的輕質(zhì)彈簧，彈簧處于鎖定狀態(tài)。現(xiàn)讓它們從高為的弧形軌道上由靜止滑下，運動到水平軌道面時解除彈簧鎖定，A、B 兩小球彈開后A球恰好能返回到原高度處。已知重力加速度為g，求：壓縮彈簧中具有的彈性勢能。

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖a所示，豎直平面內(nèi)有兩根光滑且不計電阻的長平行金屬導(dǎo)軌，間距L。導(dǎo)軌間的空間內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場。將一質(zhì)量m、電阻R的金屬桿水平靠在導(dǎo)軌處上下運動，與導(dǎo)軌接觸良好。

（1）若磁感應(yīng)強度隨時間變化滿足B=kt，k為已知非零常數(shù)。金屬桿在距離導(dǎo)軌頂部L處釋放，則何時釋放，會獲得向上的加速度。

（2）若磁感應(yīng)強度隨時間變化滿足，B0、c、d均為已知非零常數(shù)。為使金屬桿中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，從t=0時刻起，金屬桿應(yīng)在外力作用下做何種運動？列式說明。

（3）若磁感應(yīng)強度恒定為B0，靜止釋放金屬桿。對比b圖中從鋁管頂部靜止釋放磁性小球在鋁管中的下落。試從能量角度用文字分析兩圖中的共同點。

 


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