在彈性限度內(nèi),彈簧彈力的大小與彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度的比值,叫做彈簧的勁度系數(shù).為了測(cè)量一輕彈簧的勁度系數(shù),某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):如圖所示,將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好,水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn),另一端與金屬桿連接并保持絕緣.在金屬桿滑動(dòng)的過(guò)程中,彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi),通過(guò)減小金屬桿與導(dǎo)軌之間的摩擦和在彈簧的形變較大時(shí)讀數(shù)等方法,使摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響可忽略不計(jì).
若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,正確連接電路后,閉合開(kāi)關(guān),使金屬桿隨擋板緩慢移動(dòng),當(dāng)移開(kāi)擋板且金屬桿靜止時(shí),測(cè)出通過(guò)金屬桿的電流為I
1,記下金屬桿的位置,斷開(kāi)開(kāi)關(guān),測(cè)出彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為x
1;改變滑動(dòng)變阻器的阻值,再次讓金屬桿靜止時(shí),測(cè)出通過(guò)金屬桿的電流為I
2,彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為x
2,則彈簧的勁度系數(shù)k=
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