练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    5．一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系．实验装置如图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触．将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．重力加速度为g．
    （1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$；（用m、g、s、h等四个字母表示）
    （2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：
    弹簧压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50
    小球飞行水平距离s/cm20.1030.0040.1049.9069.90
    根据表中已有数据，表中缺失的数据可能是s=60.00cm；

    （3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如图乙所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y．若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L，则（II）步骤中弹簧的压缩量应该为x=$\frac{L}{20.0\sqrt{\frac{h}{y}}}$．（用L、h、y等三个字母表示）

    分析 （1）弹簧释放后，小球在弹簧的弹力作用下加速，弹簧与小球系统机械能守恒，小球离开桌面后，做平抛运动，根据平抛运动的知识可以求平抛的初速度，根据以上原理列式即可；
    （2）根据表达式求解．
    （3）先从实验数据得出弹簧的压缩量与小球的射程的关系，再结合第一小问中结论得到弹性势能与小球的射程的关系，最后综合出弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间的关系．

    解答 解：（1）由平抛运动规律有 s=vt，
    h=$\frac{1}{2}$gt2，
    得 v=$\frac{s}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$=s$\sqrt{\frac{g}{2h}}$．
    由机械能守恒定律得 EP=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$
    释放小球前弹簧的弹性势能表达式为Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$
    （2）由表中数据可看出，在误差范围内，s正比于x，即s=20.0x，
    s=20.0×3.00=60.00
    （3）由Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$，小球释放前压缩弹簧的弹性势能为：Ep=$\frac{mg{L}^{2}}{4y}$ 联立得（II）步骤中弹簧的压缩量应该为 x=$\frac{L}{20.0\sqrt{\frac{h}{y}}}$
    故答案为：（1）Ep=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$
    （2）60.00（3）x=$\frac{L}{20.0\sqrt{\frac{h}{y}}}$

    点评 该题首先是考察了平抛运动的应用，解决关于平抛运动的问题常用的方法是沿着水平和竖直两个方向进行分解，运用各方向上的运动规律进行解答．利用x与s之间的关系求出弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式．考察了在现有知识的基础上对实验改装后的情况进行分析求解，考察了同学们的应变能力．还考察了对实验误差的分析，让学生学会试验中某个量发生变化导致结果如何变化的分析．

    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

    15．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M带电量为q的原子核发生一次α衰变，新核和α粒子运动轨迹如图所示，轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为R，质子的电荷量为e，质子的质量为m（涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计）．试求：
    （1）新核的轨道半径；
    （2）在衰变过程中的质量亏损．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    16．科学家们在预言地球灭绝的种种可能中，地球两极磁性反转也赫然在列，若发生了地磁反转现象，假设地球自转方向以及地理南北极方位不变，下列说法正确的是（　　）
    A．在南半球地磁场的磁感应强度水平分量由北指向南
    B．在北半球地磁场的磁感应强度竖直分量竖直向下
    C．若地磁场是由绕过地心的环形电流引起的，则地球带负电
    D．在赤道地区水平放置一根通有由西向东方向电流的导线，导线所受安培力竖直向上

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．如图1所示，单匝矩形线框相邻两边分别长为L和2L，从中线OO′处对折，且保持折角θ=90°不变．如图2所示，使线框在水平向右的匀强磁场中以角速度ω绕数值方向的OO′轴匀速转动．匀强磁场的磁感应强度大小为B，线框电阻为R，从图2所示位置（线框的OO′CD部分与中性面重合）开始计时，取A→B→C→D→A为线框中感应电流的正方向，下列说法正确的是（　　）
    A．在t=0时刻，线框中的感应电流最大
    B．从0～$\frac{π}{2ω}$时间内，感应电流方向改变1次
    C．线框中感应电流最大值是Im=$\frac{\sqrt{2}B{L}^{2}ω}{R}$
    D．线框中感应电流i随时间t的变化是i=$\frac{B{L}^{2}ω}{R}$•cosωt

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    20．在“练习使用示波器”的实验中，下列说法正确的是（　　）
    A．竖直位移旋钮用来调节图象在竖直方向的幅度，Y增益调节旋钮用来调节图象在竖直方向的位置
    B．若把扫描范围旋钮置于“外X”挡，而“X”和“地”接线柱间又未接输入信号时，则图象在水平方向将不发生偏转
    C．“辉度调节”旋用于调节图象的清晰度
    D．若示波器的“Y”与“地”接线柱间接入直流信号时，“DC”与“AC”选择开关应置于“AC”位置

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　）
    A．热量能够自发地从高温物体传到低温物体
    B．不可能使热量从低温物体传向高温物体
    C．第二类永动机违反了热力学第二定律
    D．气体向真空膨胀的过程是不可逆过程
    E．功转变为热的实际宏观过程是可逆过程

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．关于电容器，下列说法正确的是（　　）
    A．在充电过程中电流恒定
    B．在放电过程中电容减小
    C．能储存电荷，但不能储存电能
    D．两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    14．如图所示，均匀圆环电阻R0=8欧，电压恒定为6伏，定值电阻R=1欧．导电滑臂OA的电阻不计，可以在圆环上无摩擦地滑动．电源可以产生的最小电功率为12W．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，用g表示重力加速度．
    （1）研究遮光片通过光电门时的挡光时间，不可以（填“可以”或“不可以”）把遮光片看做质点．
    （2）遮光片通过光电门的速度大小为$\frac{b}{t}$．
    （3）在误差允许范围内，若表达式Mg•$\frac{sh}{d}$-mgs=$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{b}{t}）^{2}$成立，则上述过程系统的机械能守恒．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案