练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    8．为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”，查资料得知：弹簧的弹性势能Ep=$\frac{1}{2}$kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的变形量，某同学用压缩的轻质弹簧推静止的小铁球（已知质量为m）来探究这一问题，为了方便，把小铁球放在光滑水平桌面上做实验，让小铁球在弹力作用下运动，即只有弹簧推力做功，重力加速度为g．
    该同学设计实验如下，完成下列填空．
    （1）如图甲所示，将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小铁球，静止时测得弹簧的形变量为d，在此步骤中，目的是要确定弹簧的劲度系数k，用m、d、g表示为$\frac{mg}{d}$
    （2）如图乙所示，将这根弹簧水平放在光滑桌面上，一端固定在竖直墙面，另一端与小铁球接触，用力推小铁球压缩弹簧；小铁球静止时测得弹簧压缩量为x，撇去外力后，小铁球被弹簧推出去，从水平桌面边沿抛出落到水平地面上．
    （3）在实验中，保持弹簧压缩量不变，重复多次上述操作，从而确定小铁球的平均落地点，目的是减小偶然误差（选填“系统误差”或“偶然误差”）
    （4）测得水平桌面离地面高为h，小铁球落地点离桌面边沿的水平距离为L，则小铁球被弹簧弹出的过程中动能变化量△Ek=$\frac{mg{L}^{2}}{4h}$（用m、h、L、g表示）：弹簧对小铁球做的功W=$\frac{mg{x}^{2}}{2d}$（用m、x、d、g表示）．对比W和△Ek就可以得出“外力做功与物体动能变化量的关系”，即“在实验误差允许范围内，外力所做的功等于物体动能的变化量”．

    分析 （1）甲所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k，由胡克定律得到k；
    （2）乙图所示的乙实验：弹簧的弹性势能转化为小球的动能，利用平抛运动的规律求出平抛运动的初速度，小球O末动能Ek2=$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$，再根据功能关系求出弹簧对小球O做的功W=$\frac{1}{2}k{x}^{2}$．

    解答 解：（1）该同学做甲图所示实验的目的是测量弹簧的劲度系数k，当小球静止时，有
    mg=kd，可得k=$\frac{mg}{d}$．
    （3）在实验中，保持弹簧压缩量不变，重复多次上述操作，从而确定小铁球的平均落地点，目的是减小一次实验产生的偶然误差，
    （4）将弹簧压缩x后释放，小球初动能Ek1=0；
    小球离开桌面后，以初速度v0做平抛运动，则有
    L=v0t，h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
    可得v0=L$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
    则小球末动能Ek2=$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$=$\frac{mg{L}^{2}}{4h}$
    则小铁球被弹簧弹出的过程中动能变化量△Ek=Ek2-Ek1=$\frac{mg{L}^{2}}{4h}$，
    根据功能关系得：弹簧对小球O做的功W=$\frac{1}{2}k{x}^{2}$=$\frac{mg{x}^{2}}{2d}$．
    故答案为：（1）弹簧的劲度系数k；$\frac{mg}{d}$；（3）偶然误差；（4）$\frac{mg{L}^{2}}{4h}$；$\frac{mg{x}^{2}}{2d}$

    点评 本题借助于平抛运动以及胡克定律，考查探究外力做功与物体动能变化关系的能力，知道弹簧弹力做功的表达式W=$\frac{1}{2}k{x}^{2}$，难度适中．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    13．跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升飞机悬停在距离地面高305m时，运动员离开飞机做自由落体运动，一段时间后打开降落伞，以14.3m/s2加速度匀减速下降．为了运动员的安全，要求运动员落地时的速度不能超过5m/s．（g取10m/s2）求：
    （1）运动员打开降落伞时离地面的高度至少是多少？
    （2）运动员在空中的最短时间是多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．如图所示，粗糙斜面倾角θ=37°，斜面宽a为3m，长b为4m，质量为0.1kg的小木块从斜面A点静止释放，释放同时用与斜面底边BC平行的恒力F推该小木块，小木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．
    （1）若F大小为0，求木块到达底边所需的时间t1；
    （2）若木块沿斜面对角线从点A运动到点C，求力F的大小及A到C所需时间t2．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    11．如图所示，圆弧形轨道上，上表面光滑，下表面也光滑，有一个质量为m的小物体从圆弧轨道上表面滑过，到达圆弧轨道竖直方向最高点时，对轨道的压力为物块重力的一半，速度大小为v1，若小物块从圆弧下表面滑过轨道，到达轨道竖直方向最高点时，对轨道的压力为物体的重力的一半，速度大小为v2，不计轨道的厚度，则$\frac{{v}_{1}}{{v}_{2}}$等于（　　）
    A．1：$\sqrt{3}$B．$\sqrt{3}$：1C．1：2D．2：1

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    3．斜面体A置于地面上，物块B恰能沿着A的斜面匀速下滑，如图所示，现对正在匀速下滑的物块B进行下列四图中的操作，操作中斜面体A始终保持静止，下列说法正确的是（　　）
    A．
    图中竖直向下的恒力F使物块B减速下滑
    B．
    图中平行斜面向上的力F使斜面体A受到地面向右的静摩擦力
    C．
    图中平行斜面向下的力F使斜面体A受到地面向左的静摩擦力
    D．
    图中在物块B上再轻放一物块C，物块B仍能沿斜面匀速下滑

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．如图所示，斜面体A放在粗糙水平地面上，用轻绳拴住的小球B置于斜面上，整个系统处于静止状态，已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ=30°．现将斜面体A水平向右推动少许，整个系统仍处于静止状态，不计小球与斜面间的摩擦．则（　　）
    A．地面对斜面体存在水平向右的静摩擦力
    B．斜面体对地面的压力变大
    C．轻绳对小球的拉力变大
    D．斜面体对小球的支持力变大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    20．某兴趣小组用合金丝组装滑动变阻器．
    （1）组装前他们首先利用螺旋测微器测出合金丝的直径，如图甲所示，则该合金丝的直径为1.205mm，然后利用刻度尺测得合金丝的长度，并结合标称的电阻率粗略计算出合金丝的总电阻Rx，约为5Ω．
    （2）组装好滑动变阻器后，他们选用下列器材精确测量滑动变阻器的总电阻Rx：
    A．电流表A1（量程0.6A，内阻约0.6Ω）
    B．电流表A2（量程3A，内阻约为0.12Ω）
    C．电压表V1（量程15V，内阻约15kΩ）
    D．电压表V2（量程3V，内阻约3kΩ）
    E．滑动变阻器R，总电阻约20Ω
    F．两节干电池（内阻不计）
    G．电键S、导线若干
    ①所选电流表为A1（填“A1”或“A2”），所选电压表为V2（填“V1”或“V2”）．
    ②请帮他们完成图乙的实物连接，使其成为测量电路，要求电表读数范围尽可能大．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    17．图（a）为某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系装置图，将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘，在砝码盘中每次增加10g砝码，记录对应的弹簧长度L，图（b）是该同学根据实验数据作的图象，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度L与L0的差值，由图可知，砝码盘的质量为10g，弹簧的劲度系数为9.8N/m（重力加速度取9.8m/s2）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    18．如图所示B为线段AC的中点，如果在A处放一个+Q的点电荷，测得B处的场强EB=16N/C，则（　　）
    A．EC=8N/C
    B．EC=4N/C
    C．若要使EC=0，可在B处放一个-Q的点电荷
    D．若要使EB=0，可在C处放一个-Q的点电荷

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案