3.為了“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”,查資料得知,彈簧的彈性勢能Ep=$\frac{1}{2}$kx2,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長度的變化量.某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運(yùn)動來探究這一問題.為了研究方便,把小球放在水平桌面上做實(shí)驗(yàn),讓小球在彈力作用下運(yùn)動,既只有彈簧彈力做功.該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:
首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小球,靜止時測得彈簧的伸長量為d.
在此步驟中,目的是要確定物理量彈簧的勁度系數(shù)k,用m、d、g表示為$\frac{mg}ytrukwj$.
接著進(jìn)行如圖實(shí)56乙所示的實(shí)驗(yàn):將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小球壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小球被推出去,從高為h的水平桌面上拋出,小球在空中運(yùn)動的水平距離為L.
小球的初動能Ek1=0.
小球離開桌面的動能Ek2=$\frac{mg{L}_{\;}^{2}}{4h}$.
彈簧對小球做的功W=$\frac{mg{x}_{\;}^{2}}{2d}$(用m、x、d、g表示).
對比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變化的關(guān)系”.

分析 (1)甲所示實(shí)驗(yàn)的目的是測量彈簧的勁度系數(shù)k,由胡克定律得到k;
(2)乙圖所示的乙實(shí)驗(yàn):彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能,利用平拋運(yùn)動的規(guī)律求出平拋運(yùn)動的初速度,由動能的計(jì)算公式求出小球的初末動能.再根據(jù)功能關(guān)系求出彈簧對小球做的功.

解答 解:在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中,目的是確定彈簧的勁度系數(shù)k,由平衡條件得mg=kd,即k=$\frac{mg}7ggt1eh$
在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)中,小球的初動能Ek1=0
又根據(jù)小球做平拋運(yùn)動得:h=$\frac{1}{2}$gt2,L=vt
所以:Ek2=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{1}{2}$m($L\sqrt{\frac{g}{2h}}$)2=$\frac{mgL2}{4h}$
彈簧對小球做的功等于彈性勢能的減少,所以有:W=$\frac{1}{2}$kx2=$\frac{mgx2}{2d}$
故答案為:彈簧的勁度系數(shù)k $\frac{mg}tsysqct$ 0 $\frac{mgL2}{4h}$ $\frac{mgx2}{2d}$

點(diǎn)評 本題借助于平拋運(yùn)動以及胡克定律,考查探究外力做功與物體動能變化關(guān)系的能力,難度適中.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.甲乙兩車在公路上沿同一方向做直線運(yùn)動,它們的v-t圖象如圖所示.兩圖象在t=t1時相交于P點(diǎn),P在橫軸上的投影為Q,△OPQ的面積為S.在t=0時刻,乙車在甲車前面,相距為d.已知此后兩車相遇兩次,且第1次相遇的時刻為t′,則下面4組t′和d的組合中可能的是( 。
A.t′=t1,d=SB.t′=$\frac{1}{2}$t1,d=$\frac{1}{2}$SC.t′=$\frac{1}{2}$t1,d=$\frac{3}{4}$SD.t′=$\frac{1}{4}$t1,d=$\frac{3}{4}$S

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.如圖所示,長為L的細(xì)繩一端拴一質(zhì)量為m小球,另一端固定在O點(diǎn),繩的最大承受能力為11mg,在O點(diǎn)正下方O′點(diǎn)有一小釘,先把繩拉至水平再釋放小球,為使繩不被拉斷且小球能以O(shè)′為軸完成豎直面完整的圓周運(yùn)動,則釘?shù)奈恢玫絆點(diǎn)的距離為(  )
A.最小為$\frac{2}{5}$LB.最小為$\frac{3}{5}$LC.最大為$\frac{4}{5}$LD.最大為$\frac{9}{10}$L

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某同學(xué)為了“探究做功與速度的關(guān)系”.
(1)在實(shí)驗(yàn)室找到了如甲中的器材,其中本實(shí)驗(yàn)不需要的器材有重錘、鉤碼

(2)用一條紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)有圖乙中的兩種穿法,感到有點(diǎn)猶豫.你認(rèn)為B(選填“A”或“B”)邊的穿法正確.
(3)該同學(xué)欲通過如圖所示裝置打出的紙帶(圖丙)來判斷是否已經(jīng)平衡摩擦力.根據(jù)紙帶的點(diǎn)跡可以判斷:為進(jìn)一步平衡摩擦力,長木板與水平桌面的夾角應(yīng)該增大(選填“增大”或“減小”).
(4)在正確操作的情況下,某次所打的紙帶如圖丁所示.打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了測量橡皮筋做功后小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的GJ部分進(jìn)行測量(根據(jù)下面所示的紙帶回答),小車獲得的速度是0.65m/s.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.如圖所示,兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場被邊長為L的等邊三角形ABC理想分開,三角形內(nèi)磁場方向垂直紙面向里,三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源,能沿∠BAC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子(質(zhì)子重力不計(jì)),所有質(zhì)子均能通過C點(diǎn),質(zhì)子比荷$\frac{q}{m}$=k,則質(zhì)子的速度可能為(  )
A.2BkLB.$\frac{BkL}{2}$C.$\frac{3BkL}{2}$D.$\frac{BkL}{8}$

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.為了驗(yàn)證動能定理,某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室組裝了如圖所示的裝置,備有下 列器材:打點(diǎn)計(jì)時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、天平、細(xì)沙.他們稱量滑塊的 質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m.當(dāng)滑塊連接上紙帶,讓細(xì)線跨過滑輪并懸掛空的小桶時,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài).實(shí)驗(yàn)時為保證滑塊受到的合力與沙、小桶的總重力大小基本相等,沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是M遠(yuǎn)大于m,實(shí)驗(yàn)時為保證細(xì)線拉力等于滑塊所受的合外力,首先要做的步驟是平衡摩擦力.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究合力做功與動能變化的關(guān)系,鐵架臺豎直固定放置在水平桌面上,長木板一端放置在水平桌面邊緣P處,另一位置放置在鐵架臺豎直鐵桿上,使長木板傾斜放置.長木板P處放置一光電門,用光電計(jì)時器記錄滑塊通過光電門時擋光時間,實(shí)驗(yàn)步驟是:
①用游標(biāo)卡尺測出滑塊的擋光寬度L,用天平測量滑塊的質(zhì)量m.
②平衡摩擦力:以木板放置在水平桌面上的P處為軸,調(diào)節(jié)長木板在鐵架臺上的放置位置,使滑塊恰好沿木板向下做勻速運(yùn)動.在鐵架臺豎直桿上記下此位置Q1,用刻度尺測出Q1到水平面的高度H.
③保持P位置不變,長木板一端放置在鐵架臺豎直桿Q2上.用刻度尺量出Q1Q2的距離h1,將滑塊從Q2位置由靜止釋放,由光電門計(jì)時器測出滑塊的擋光時間t1
④保持P位置不變,重新調(diào)節(jié)長木板一端在鐵架臺上的放置位置,重復(fù)步驟③數(shù)次.
滑塊沿長木板由Q2運(yùn)動到P的過程中,用測量的物理量(L1,t1,h,H,m)以及重力加速度g回答下列問題:
(1)滑塊通過光電門的速度v=$\frac{L}{{t}_{1}^{\;}}$
(2)滑塊動能的變化量△Ek=$\frac{1}{2}m\frac{{L}_{\;}^{2}}{{t}_{1}^{2}}$
(3)滑塊克服摩擦力做的功Wf=mgH
(4)合力對滑塊做的功W=mg${h}_{1}^{\;}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

12.如圖,帶電量均為+q的一對點(diǎn)電荷,被分別固定在空間相距2h的A、B兩點(diǎn).在正電荷的電場區(qū)域內(nèi),有一個電子(電量為e,質(zhì)量為m,重力可不計(jì))正在做勻速圓周運(yùn)動.設(shè)此時電子到正電荷的距離為x,則該電子受到的電場力為$\frac{2kqe\sqrt{{x}^{2}-{h}^{2}}}{{x}^{3}}$,電子的動能Ek與距離x的函數(shù)關(guān)系為Ek=$\frac{2kqe({x}^{2}-{h}^{2})}{{x}^{3}}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.在光滑絕緣水平面上,一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強(qiáng)磁場中做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動,磁場方向豎直向下,且范圍足夠大,其俯視圖如圖所示,若小球運(yùn)動到某點(diǎn)時,繩子突然斷開,則關(guān)于繩子斷開后,對小球可能的運(yùn)動情況的判斷不正確的是( 。
A.小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動,半徑不變
B.小球仍做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動,半徑不變
C.小球仍做逆時針方向的勻速圓周運(yùn)動,但半徑減小
D.小球做順時針方向的勻速圓周運(yùn)動,半徑減小

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同步練習(xí)冊答案