3．如圖所示，內(nèi)壁光滑的玻璃管豎直的放在水平地面上，管內(nèi)底部豎直放有一輕彈簧處于自然伸長狀態(tài)，正上方有兩個質(zhì)量分別為m和2m的a、b小球，用豎直的輕桿連著，并處于靜止狀態(tài)，球的直徑比管的內(nèi)徑稍小．現(xiàn)釋放兩個小球，讓它們自由下落，重力加速度大小為g．則在從b球與彈簧接觸至運動到最低點的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．a球的動能始終減小
B．b球克服彈簧彈力做的功是桿對b球做功的3倍
C．彈簧對b球做的功等于a、b兩球機械能的變化量
D．b球到達最底點時桿對a球的作用力等于mg

分析 先研究AB組成的整體加速度的方向，由超、失重的觀點分析桿對A球的作用力大�。畠汕驔]有相對位移，桿對A球做功的大小等于桿對B球做的功．根據(jù)牛頓第二定律分別對兩球列式，分析彈簧對B的彈力與桿對B的彈力關(guān)系，再分析做功關(guān)系．由功能關(guān)系分析B球機械能增量與外力做功的關(guān)系．

解答 解：A、以ab為整體，剛接觸彈簧開始，重力大于彈力，合力向下，一起向下做加速運動，當彈力等于重力時，加速度為0，速度最大，之后，ab繼續(xù)向下運動，彈力大于重力，合力向上，則一起下做減速運動，所以a求動能先增大再減小，故A錯誤；
B、兩球的加速度始終相等，設(shè)為a．根據(jù)牛頓第二定律，對a球有：F桿-mg=ma，對b球有：F彈-2mg-F桿=2ma，解得 F彈=3F桿．因位移相等，則由W=FL可知，彈簧對b球做功的大小是桿對球做b功的3倍，故B正確；
C、對ab分析可知，受重力和彈簧彈力作用，根據(jù)功能關(guān)系可知，彈簧對b球做的功等于a、b兩球機械能的變化量，故C正確；
D、到達最低點時ab均具有向上的加速度，此時a球受向上的桿的作用力一定大于本身的重力，故D錯誤．
故選：BC．

點評 解決本題的關(guān)鍵有兩點：一、靈活選取研究對象，采用隔離法研究彈簧和桿對B球作用力的關(guān)系．二是要正確分析能量是如何轉(zhuǎn)化的，知道重力之外的其他力做功等于機械能的增加量．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

13．如圖所示，光滑圓管形軌道AB部分平直，BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓，圓管截面半徑r＜＜R，有一質(zhì)量m，半徑比r略小的光滑小球以水平初速射入圓管．小球在最高點c點時與管的作用力大小為$\frac{1}{2}$mg，求小球從c點離開管后落地AB面上的落點距離B點的距離是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

14．電梯的頂部栓一彈簧秤，彈簧秤下端掛一重物，電梯靜止時，電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)為10N，某時刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)為12N，取g=10m/s2．則此時（　�。�
A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為2 m/s2
B．電梯可能向上減速運動，加速度大小為2 m/s2
C．電梯可能向下加速運動，加速度大小為2 m/s2
D．電梯可能向下減速運動，加速度大小為2 m/s2

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

11．為了采集木星和火星之間星云的標本，將航天器制成勺形星云物質(zhì)彼此間相對靜止．航天器質(zhì)量為104kg，正以10km/s的速度運行，星云物質(zhì)速度為100m/s，方向與航天器相同，航天器沒有開啟動力裝置．如果每秒鐘可收集10kg星云物質(zhì)，一個小時后航天器的速度變?yōu)槎嗌伲?/div>

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

18．某同學在“探究平拋運動的規(guī)律”時做了以下操作．
（1）先采用圖甲所示裝置，用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把球A沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地．改變小錘打擊力的大小，即可改變球A被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運動在豎真方向上就是自由落體運動．
（2）接著他用頻閃照相機得到小球做平拋運動的閃光照片，圖乙是照片的一部分，正方形小方格每邊長L=0.9cm，則可以計算出小球做平拋運動的初速度是0.6m/s（g=10m/s）．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

8．如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在豎直平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L，導軌間連接一個定值電阻，阻值為R，導軌上放一質(zhì)量為m，電阻為r=$\frac{1}{2}$R的金屬桿ab，金屬桿始終與導軌連接良好，其余電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場的方向垂直導軌平面向里．重力加速度為g，現(xiàn)讓金屬桿從虛線水平位置處由靜止釋放．
（1）求金屬桿的最大速度vm；
（2）若從金屬桿開始下落到剛好達到最大速度的過程中，金屬桿下落的位移為x，經(jīng)歷的時間為t，為了求出電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q，某同學做了如下解答：
v=$\frac{x}{t}$①I=$\frac{BLv}{R+r}$②Q=I2Rt③
聯(lián)立①②③式求解出Q．
請判斷該同學的做法是否正確；若正確請說明理由，若不正確請寫出正確解答．
（3）在金屬桿達最大速度后繼續(xù)下落的過程中，通過公式推導驗證：在△t時間內(nèi)，重力對金屬桿所做的功WG等于電路獲得的電能W電，也等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

15．如圖所示，一小球以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一傾角為θ=30°的固定斜面上，則這段飛行過程中（　　）
A．所用時間為$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{3g}$
B．所用時間為$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{g}$
C．小球在豎直方向下落的距離與在水平方向通過的距離之比為$\sqrt{3}$
D．小球在豎直方向下落的距離與在水平方向通過的距離之比為$\frac{\sqrt{3}}{2}$

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

12．如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．

（1）下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：
A．按照圖示的裝置安裝器件；
B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；
C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；
D．接通電源開關(guān)，同時放開懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；
E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；
F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．
指出其中操作不恰當?shù)暮蜎]有必要進行的步驟，將其選項對應(yīng)的字母填在下面的橫線上．BC
（2）如圖2所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，使用交流電的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算下落到C點的速度表達式為：v=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$．
（3）在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其主要原因是：重錘下落過程中存在著阻力作用．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

13．如圖所示，內(nèi)壁粗糙、半徑R=0.4m的四分之一固定圓弧軌道AB在最低點B與固定光滑水平軌道BC相切．質(zhì)量m2=0.2kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧，靜止在光滑水平軌道上，另一質(zhì)量m1=0.2kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運動到圓弧軌道最低點B時對軌道的壓力為小球a重力的2倍．忽略空氣阻力，g取10m/s2，則（　　）
A．小球a由A點運動到B點的過程中，摩擦力做功Wf=0.4J
B．小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢能Ep=0.2J
C．小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小為I=0.4 N•s
D．小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小為I=0.2 N•s

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