Question

【題目】讓小球從某高度處由靜止開始下落到豎直放置的輕質(zhì)彈簧上（如圖甲，不考慮空氣阻力），在剛接觸輕質(zhì)彈簧的瞬間（如圖乙），小球速度為5.0m/s。從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短（如圖丙）的整個(gè)過(guò)程中，得到小球的速度v和彈簧縮短的長(zhǎng)度△x之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線的最高點(diǎn)，已知該輕質(zhì)彈簧每受到0.1N的壓力就縮短0.5cm，并且輕質(zhì)彈簧在全過(guò)程中始終發(fā)生彈性形變。

（1）從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過(guò)程中，小球速度的變化情況是______

（2）當(dāng)小球的速度為5.0m/s時(shí)，彈簧產(chǎn)生的彈力F與小球的重力G的關(guān)系為：F______G（選填“大于”、“ 小于” 或“等于”）。當(dāng)彈簧的壓縮量最大時(shí)，小球處于______（選填“平衡”或“ 非平衡”）態(tài)。

（3）實(shí)驗(yàn)中所用小球的質(zhì)量為______kg，全過(guò)程中，彈簧中彈力的最大值為______N。

Answer 1

【答案】先變大后變小 大于 非平衡 0.2 12.2

【解析】

（1）由圖丁知，從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過(guò)程中，小球下落速度的變化情況是先變大后變��；
（2）由丁圖可以看出，小球接觸彈簧時(shí)的速度為5m/s，當(dāng)小球達(dá)到最大速度時(shí)的速度值為5.1m/s，此時(shí)，小球重力等于彈力，隨后小球開始減速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小球重力小于彈力，故當(dāng)小球的速度為 4.0m/s 時(shí)，彈簧產(chǎn)生的彈力 F 與小球的重力 G 的關(guān)系為：F大于G，當(dāng)彈簧的壓縮量最大時(shí)，小球的速度減小為0m/s，此時(shí)，小球受到豎直向上的彈力最大，還受到重力的作用，彈力大于重力，小球處于非平衡狀態(tài)；
（3）當(dāng)△x為0.1m時(shí)，小球的重力等于彈簧對(duì)它的彈力，G=F=0.1N/0.5cm×0.1×100cm=2N，
則小球的質(zhì)量；

彈簧的最大縮短量為△x最大=0.61m=61cm，
所以F最大=0.1N/0.5cm×61cm=12.2N。