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6.某同學根據機械能守恒定律,設計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關系.
①如圖(a),將輕質彈簧下端固定于鐵架臺,在上端的托盤中依次增加砝碼,測得相應的彈簧長度,部分數(shù)據如下表,有數(shù)據算得勁度系數(shù)k=50N/m.(g取10m/s2
砝碼質量(g)50100150
彈簧長度(cm)8.637.646.62
②取下彈簧,將其一端固定于氣墊導軌左側,如圖(b)所示;調整導軌,使滑塊自由滑動時,通過兩個光電門的速度大小相等.
③用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能.
④重復③中的操作,得到v與x的關系如圖(c).有圖可知,v與x成正比關系,由上述實驗可得結論:對同一根彈簧,彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比.

分析 (1)根據胡克定律,F(xiàn)=k△x,結合表格數(shù)據,將單位統(tǒng)一,即可求解;
(2)調整導軌的目的時,滑塊在導軌上做勻速直線運動,即可求解結果;
(3)當釋放壓縮的彈簧時,彈性勢能轉化為滑塊的動能,再由光電門測量瞬時速度,求出彈性勢能的大小;
(4)根據v與x的關系圖,可知,v與x成正比,結合動能表達式,即可知彈性勢能與壓縮量的關系,從而即可求解.

解答 解:(1)表格中,當50g時,彈簧長度為8.62cm,當100g時,彈簧長度為7.63cm,
當150g時,彈簧長度為6.66cm,
根據胡克定律,F(xiàn)=k△x,設彈簧的勁度系數(shù)為k,原長為x0,
則列式:0.05×9.8=k(x0-0.0862);
0.1×9.8=k(x0-0.0763);
聯(lián)立兩式,解得:k=50N/m;
(2)通過光電門來測量瞬時速度,從而獲得釋放壓縮的彈簧的滑塊速度,為使彈性勢能完全轉化為動能,則導軌必須水平,因此通過兩個光電門的速度大小須相等;
(3)用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;
當釋放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v,釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能;
(4)根據v與x的關系圖可知,圖線經過原點,且是斜傾直線,則v與x成正比,
由動能表達式,動能與速度的大小平方成正比,而速度的大小與彈簧的壓縮量成正比,因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比;
故答案為:①50  ②相等  ③滑塊的動能   ④正比,壓縮量的平方.

點評 本題考查胡克定律以及功能關系的應用,要注意彈簧的長度與形變量的區(qū)別,理解光電門能測量瞬時速度的原理,知道彈簧彈性勢能與滑塊動能的關系.同時注意圖線的物理含義,從而根據數(shù)學規(guī)律進行分析求解.

練習冊系列答案
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16.質量為m的汽車靜止起從傾角為θ的斜面向上開行,斜面長為S,滑動摩擦系數(shù)為μ,開到中點時關閉發(fā)動機,到達斜面的頂部時速度恰好為零,求發(fā)動機牽引力做的功及開到中點時汽車的速度.

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17.物體從A點由靜止開始先做加速度大小為a1的勻加速直線運動,運動時間t1后,速度大小為v,緊接著物體改做加速度大小為a2的勻減速直線運動,再經時間t2物體恰好回到A點,且速度大小為2v,下列說法正確的是( 。
A.t1=t2
B.a2=2a1
C.a2=3a1
D.t1時間內的平均速度大小等于t2時間內的平均速度大小

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14.在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中:
(1)對于本實驗,以下說法中正確的是CD
A.砂和桶的總質量要遠大于小車的總質量
B.每次改變小車質量后,需要重新平衡摩擦力
C.實驗中也可不測加速度的具體數(shù)值,只要測出不同情況下加速度的比值就行了
D.若要驗證“加速度與力的平方成正比”這一猜想,在作圖線時最好以F2為橫坐標
(2)某同學在接通電源進行實驗之前,將 實驗器材組裝如圖1所示,下列對此同學操作的判斷正確的是BCD
A.打點計時器不應固定在長木板的最右端,而應固定在靠近定滑輪的那端
B.打點計時器不應使用干電池,而應使用交流電源
C.不應將長木板水平放置,而應在右端墊起合適的高度,平衡摩擦力
D.小車初始位置不應離打點計時器太遠,而應靠近打點計時器放置
(3)改正實驗裝置后,該同學順利地完成了實驗.在實驗中保持拉力不變,得到了小車加速度隨質量變化的一組數(shù)據,如表所示:
實驗次數(shù)加速度
a/m•s-2
小車與砝碼總質量
m/kg
小車與砝碼總質量的倒數(shù)
m-1/kg-1
10.320.205.0
20.250.254.0
30.210.303.3
40.180.352.9
50.160.402.5
請你在如圖2方格紙中建立合適坐標并畫出能直觀反映出加速度與質量關系的圖線.
(4)從圖線可得出拉力大小為0.062N(結果保留兩位有效數(shù)字).

(5)保持小車質量不變,改變砂和砂桶質量,某同學根據實驗數(shù)據作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖3所示.此圖中直線發(fā)生明顯彎曲的原因是隨著F的增大,不再滿足砂和桶的總質量遠小于小車的總質量.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.“動能定理”和“機械能守恒定律”是物理學中很重要的兩個力學方面物理規(guī)律.有一名同學設計了如圖I所示的實驗裝置.一個電磁鐵吸住一個小鋼球,當將電磁鐵斷電后,小球由靜止開始向下加速運動.小鋼球經過光電門時,計時裝置將記錄小鋼球通過光電門所用的時間t用直尺測量出小鋼球由靜止開始下降到光電門時的高度h.
(1)這名同學為了驗證“動能定理”,用游標卡尺測量了小鋼球的直徑,結果如圖2所示,他記錄下來小鋼球的直徑d=1.00cm.

(2)這名同學在驗證“動能定理”的過程中,忽略了空氣阻力的影響,除了上述的數(shù)據之外是否需要測量小鋼球的質量?不需要(填“需要”或“不需要”)
(3)該同學如果打算用這套裝置驗證機械能守恒定律,你覺得下面的哪些做法能提高實驗的精度AC
A、在保證其它條件不變的情況下,減小小球的直徑
B、在保證其它條件不變的情況下,增大小球的直徑
C、在保證其它條件不變的情況下,增大小球的質量
D、在保證其它條件不變的情況下,減小小球的質量.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.靜止在光滑水平面上的木塊,受到一個水平向右且逐漸減小的力的作用,在這個過程中,木塊的運動情況是( 。
A.木塊做速度逐漸減小的變加速運動
B.在力減小到0以前,木塊做速度逐漸增大的變加速運動
C.力減小為0時,速度也減小為0
D.力減小為0時,木塊的速度達到最大值

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18.如圖所示,金屬導軌MN、PQ之間的距離L=0.2m,導軌左端所接的電阻R=5?,電阻不計的金屬棒ab可沿光滑導軌滑動,勻強磁場的磁感應強度為B=5T,ab在外力作用下以V=10m/s的速度向右勻速滑動,求:
(1)金屬棒所受安培力的大。
(2)運動5s電阻R產生的熱量.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

15.欲用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬導線的電阻,要求測量結果盡量準確,現(xiàn)備有以下器材:
A.電池組(3V,內阻1Ω)          
B.電流表(0~3A,內阻0.0125Ω)
C.電流表(0~0.6A,內阻0.125Ω)    
D.電壓表(0~3V,內阻3kΩ)
E.電壓表(0~15V,內阻15kΩ)
F.滑動變阻器(0~20Ω,額定電流1A)
G.滑動變阻器(0~2 000Ω,額定電流0.3A)       
H.開關、導線

(1)上述器材中電流表應選用的是C;電壓表應選用的是D;滑動變阻器應選用的是F;(填寫各器材的字母代號)
(2)測量電路應采用接法;圖1(填“圖1”或“圖2”)

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16.如圖所示,一輛貨車利用跨過光滑定滑輪的輕質纜繩提升一箱貨物,已知貨箱的質量為M,貨物的質量為m,貨車以速度v向左做勻速直線運動,重力加速度為g,則在將貨物提升到圖示的位置時,下列說法正確的是(  )
A.貨箱向上運動的速度大于vB.纜繩中的拉力FT大于(M+m)g
C.貨箱向上運動的速度等于vcosθD.貨物對貨箱底部的壓力等于mg

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