Question

【题目】某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物，他对此行为表示强烈造责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力。于是他准备了一个节目中类似的弹弓（如图甲），它每侧固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠质量为10g，直径为10mm.

（1）他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验。由于实验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡皮管，记下它每一次的长度L及对应的拉力F大小，并在坐标纸画出图乙所示的图像.

为了便于研究，他在老师的启发下将原图像拟合成如图丙所示，请你根据图像，计算出该单根橡胶管的原长L0=__________，劲度系数k=__________.

（2)同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能（动能与最大横截面积的比值）超过1.8J/cm2就可被认定为枪支，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为E=kx2.在一次测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49cm长.请你估算弹珠离开弹弓时的比动能____________________（π取3，结果保留两位有效数字）

Answer 1

【答案】 34cm 70N/m 4.2J/cm2

【解析】试题分析：在F-L图象中，斜率代表橡胶管的劲度系数；根据胡克定律F=kx求得弹簧的原长；根据，求得金属珠的动能，即可求得比动能．

（1）由图线可知；

设橡胶管的原长为，当时，，解得；

（2）当弹弓拉到49cm时，由机械能守恒，弹珠的比动能．