如圖3-18所示，輕質(zhì)彈簧豎直放置在水平地面上，它的正上方有一金屬塊從高處自由下落，從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過程中　　 [ ]

　　A．重力先做正功，后做負功

　　B．彈力沒有做正功

　　C．金屬塊的動能最大時，彈力與重力相平衡

　　D．金屬塊的動能為零時，彈簧的彈性勢能最大

BCD


解析:

錯解：金屬塊自由下落，接觸彈簧后開始減速，當(dāng)重力等于彈力時，金屬塊速度為零。所以從金屬塊自由下落到第一次速度為零的過程中重力一直做正功，故A錯。而彈力一直做負功所以B正確。因為金屬塊速度為零時，重力與彈力相平衡，所以C選項錯。金屬塊的動能為零時，彈力最大，所以形變最大，彈性勢能最大。故D正確。

　　 形成以上錯解的原因是對運動過程認識不清。對運動性質(zhì)的判斷不正確。金屬塊做加速還是減速運動，要看合外力方向（即加速度方向）與速度方向的關(guān)系。

　　【正確解答】要確定金屬塊的動能最大位置和動能為零時的情況，就要分析它的運動全過程。為了弄清運動性質(zhì)，做好受力分析。可以從圖3-19看出運動過程中的情景。

　　從圖上可以看到在彈力N＜mg時，a的方向向下，v的方向向下，金屬塊做加速運動。當(dāng)彈力N等于重力mg時，a = 0加速停止，此時速度最大。所以C選項正確。彈力方向與位移方向始終反向，所以彈力沒有做正功，B選項正確。重力方向始終與位移同方向，重力做正功，沒有做負功，A選項錯。速度為零時，恰是彈簧形變最大時，所以此時彈簧彈性勢能最大，故D正確。

　　所以B，C，D為正確選項。

　　【小結(jié)】 對于較為復(fù)雜的物理問題，認清物理過程，建立物理情景是很重要的。做到這一點往往需畫出受力圖，運動草圖，這是應(yīng)該具有的一種解決問題的能力。分析問題可以采用分析法和綜合法。一般在考試過程中分析法用的更多。如本題A，B只要審題細致就可以解決。而C，D就要用分析法。C選項中動能最大時，速率最大，速率最大就意味著它的變化率為零，即a = 0，加速度為零，即合外力為零，由于合外力為mg－N，因此得mg =N，D選項中動能為零，即速率為零，單方向運動時位移最大，即彈簧形變最大，也就是彈性勢能最大。本題中金屬塊和彈簧在一定時間和范圍內(nèi)做往復(fù)運動是一種簡諧運動。從簡諧運動圖象可以看出位移變化中速度的變化，以及能量的關(guān)系。  

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

Ⅰ．氣墊導(dǎo)軌工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，故滑塊運動時受到的阻力大大減小，可以忽略不計．為了探究做功與物體動能之間的關(guān)系，在氣墊導(dǎo)軌上放置一帶有遮光片的滑塊，滑塊的一端與輕彈簧相接，彈簧另一端固定在氣墊導(dǎo)軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導(dǎo)軌底座上適當(dāng)位置（如圖1），使彈簧處于自然狀態(tài)時，滑塊上的遮光片剛好位于光電門的擋光位置，與光電門相連的光電計時器可記錄遮光片通過光電門時的擋光時間．實驗步驟如下：精英家教網(wǎng)
①用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d；
②在氣墊導(dǎo)軌上適當(dāng)位置標(biāo)記一點A（圖中未標(biāo)出，AP間距離遠大于d），將滑塊從A點由靜止釋放．由光電計時器讀出滑塊第一次通過光電門時遮光片的擋光時間t；
③利用所測數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過光電門時的速度V；
④更換勁度系數(shù)不同而自然長度相同的彈簧重復(fù)實驗步驟②③，記錄彈簧勁度系數(shù)及相應(yīng)的速度V，如下表所示：
彈簧勁度系數(shù) k 2k 3k 4k 5k 6k
V （m/s） 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 （m2/s2） 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 （m3/s3） 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
（1）測量遮光片的寬度時游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖2所示，讀得d=
 
m；
（2）用測量的物理量表示遮光片通過光電門時滑塊的速度的表達式V=
 
；
（3）已知滑塊從A點運動到光電門P處的過程中，彈簧對滑塊做的功與彈簧的勁度系數(shù)成正比，根據(jù)表中記錄的數(shù)據(jù)，可得出合力對滑塊做的功W與滑塊通過光電門時的速度V的關(guān)系是
 
．
Ⅱ．現(xiàn)已離不開電視、手機等電子產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含多種重金屬離子的廢水，這些廢水是否達標(biāo)也引起了人們的關(guān)注．某同學(xué)想測出學(xué)校附近一工廠排出廢水的電阻率，以判斷廢水是否達到排放標(biāo)準(zhǔn)（一般工業(yè)廢水電阻率的達標(biāo)值為ρ≥200Ω?m）．圖甲為該同學(xué)所用盛水容器，其左、右兩側(cè)面為帶有接線柱的金屬薄板（電阻極�。�，其余四面由絕緣材料制成，容器內(nèi)部長a=40cm，寬b=20cm，高c=10cm．他將水樣注滿容器后，進行以下操作：精英家教網(wǎng)
（1）他先后用多用電表歐姆檔的“×1k”、“×100”兩個檔位粗測水樣的電阻值時，表盤上指針如圖乙中所示，則所測水樣的電阻約為
 
Ω．
（2）他從實驗室中找到如下實驗器材更精確地測量所取水樣的電阻：
A．電流表（量程5mA，電阻RA=800Ω）
B．電壓表（量程15V，電阻RV約為10.0kΩ）
C．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A）
D．電源（12V，內(nèi)阻約10Ω）
E．開關(guān)一只、導(dǎo)線若干
請用筆線代替導(dǎo)線幫他在圖丙中完成電路連接．
（3）正確連接電路后，這位同學(xué)閉合開關(guān)，測得一組U、I數(shù)據(jù)；再調(diào)節(jié)滑動變阻器，重復(fù)上述測量得出一系列數(shù)據(jù)如下表所示，請你在圖丁的坐標(biāo)系中作出U-I關(guān)系圖線．
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
（4）由以上測量數(shù)據(jù)可以求出待測水樣的電阻率為
 
Ω?m．據(jù)此可知，所測水樣在電阻率這一指標(biāo)上
 
（選填“達標(biāo)”或“不達標(biāo)”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

用如圖5-3-18所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度.該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后.汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10 N（取g＝10 m／s2）.

圖5-3-18

（1）若傳感器a的示數(shù)為14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向.

（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零?

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖4-3-18所示，輕質(zhì)彈簧的一端與墻相連，質(zhì)量為2 kg的滑塊以5 m/s的速度沿光滑水平面運動并壓縮彈簧，則彈簧在被壓縮過程中最大彈性勢能為_______J，當(dāng)滑塊的速度減為2 m/s時，彈簧的彈性勢能為______J.

圖4-3-18

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科目：高中物理 來源： 題型：

一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一個鋼球接觸，當(dāng)彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖6-3-18所示.讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s.

  請你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢能與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式.

  彈簧長度的壓縮量x與對應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

 

從上面的實驗數(shù)據(jù)，你猜測彈簧的彈性勢能與彈簧長度的壓縮量x之間有關(guān)系？為什么？

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同步練習(xí)冊答案