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        1. 精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

          (18分)如圖所示,勁度系數k=100N/m的一根輕質彈簧,右端固定在豎直墻壁上,左端連接一質量m=1.0kg的小物塊,開始時彈簧處于原長,小物塊靜止于O點,現將小物塊緩慢向左拉動至A點后釋放,讓小物塊沿水平面向右運動起來,已知OA長度L=0.25m,小物塊與水平面間的動摩擦因數μ=0.1,最大靜摩擦力可看成等于滑動摩擦力的大小,g取10m/s2。

          ⑴試在坐標紙中作出小物塊在由O移動到A的過程中,彈簧彈力F隨伸長量x變化的F-x圖象,類比于由v-t圖象求位移的方法,求此過程中克服彈簧彈力做的功W;

          ⑵求小物塊從A點向右運動過程中的最大速度v;

          ⑶求小物塊從A點開始運動后,第一次到達最右端時,彈簧的形變量;

          ⑷求小物塊從A點開始運動直至靜止的總路程。

           

          【答案】

           ⑴

          ,W=3.125J;

          ⑵v=2.4m/s;⑶x1=0.23m;⑷s=3.12m

          【解析】

          試題分析:根據胡克定律可知,彈簧彈力F與伸長量x的關系為:F=kx=100x,其中0≤x≤0.25m

          其F-x圖象如下圖所示

          在F-x圖象中圖線與x軸所圍的面積即表示了此過程中克服彈簧彈力做的功,有:W==3.125J

          ⑵小物塊從A點向右運動過程中受重力mg、地面的支持力N和滑動摩擦力f,以及彈簧彈力F作用,根據牛頓第二定律分析可知,此時小物塊向右先做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度減小為零時,其速度達到最大,設此時彈簧的拉伸量為x0,有:kx0=μmg

          解得:x0=0.01m

          此過程中彈簧彈力做的功為:W0×0.24J=3.12J

          根據動能定理有:W0-μmg(L-x0)=-0

          解得:v=2.4m/s

          ⑶設小物塊第一次到達最右端時,彈簧的壓縮量為x1,小物塊從A點運動到最右端的過程中,彈簧彈力先做正功,后做負功,根據動能定理有:-μmg(L+x1)=0-0

          解得:L-x1=0.02m,即x1=0.23m

          ⑷設從A點釋放小物塊后,小物塊共出現n次速度為零,且只要kx>μmg,小物塊總能回到O點,在滿足kx>μmg時,小物塊每一次由最右端運動至最左端或由最左端運動至最右端(即小物塊連續(xù)兩次速度為零)的過程中,彈簧總是先做正功再做負功,設物塊第n-1次速度為零時,彈簧的形變量為xn1,第n次速度為零時,彈簧的形變量為xn,根據動能定理有:-μmg(xn1+xn)=0-0

          解得:Δx=xn1-xn=0.02m

          有:k(L-nΔx)≤μmg<k[L-(n-1)Δx],解得:12≤n<13,即取n=12

          對全程,根據動能定理有:-μmgs=0-0

          解得:s==3.12m

          考點:本題主要考查了胡克定律、動能定理(功能關系)及圖象的應用問題,屬于較難題。

           

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          (共18分)如圖所示,在一光滑的長直軌道上,放著若干完全相同的小木塊,每個小木塊的質量均為m,且體積足夠小均能夠看成質點,其編號依次為0、1、2、……n……,相鄰各木塊之間的距離分別記作:。在所有木塊都靜止的初始條件下,有一個沿軌道方向水平向右的恒力F持續(xù)作用在0號小木塊上,使其與后面的木塊連接發(fā)生碰撞,假如所有碰撞都是完全非彈性的(碰后合為一體共速運動)。求:

             (1)在0號木塊與1號木塊碰撞后瞬間,其共同速度的表達式;

             (2)若F=10牛,米,那么在2號木塊被碰撞后的瞬間,系統的總動能為多少?

             (3)在F=10牛,米的前提下,為了保持正在運動的物塊系統在每次碰撞之前的瞬間其總動能都為一個恒定的數值,那么我們應該設計第號和第n號木塊之間距離為多少米?

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          實驗題(18分)

          (1)如圖所示為“探究加速度與物體受力與質量的關系”實驗裝置圖。圖中A為小車,B為裝有砝碼的小桶,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電火花打點計時器相連,計時器接50HZ,交流電。小車的質量為m1 ,小桶及砂的質量為m2

          ①下列說法正確的是______。

          A.每次改變小車質量時,應重新平衡摩擦力

          B.實驗時應先接通打點計時器電源,再釋放小車

          C.本實驗m2應遠大于m1

          D. 在用圖像探究加速度與質量關系時,應作a-圖像

          ②實驗時,某同學由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a一F圖像,可能是圖中的圖線_______。(選填“甲”、“乙”、“丙”)

          ③如圖所示為某次實驗得到的紙帶,紙帶中相鄰計數點間的距離已標出,相鄰計數點間還有四個點沒有畫出。由此可求得小車的加速度大小________2。(結果保留二位有效數字)

           

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          科目:高中物理 來源:2012-2013學年廣東省汕頭市金山中學高二10月月考物理試卷(帶解析) 題型:計算題

          (18分)、如圖所示,絕緣水平面上相k=1.6m的空間內存在水平向左的勻強電場,質量=0.1kg、帶電量=+1×的滑塊 (視為質點) 以=4m/s的初速度沿水平面向右進入電場區(qū)域,滑塊與水平面間的動摩擦因數=0.4,設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。(g取10m/)
          (1) 如果滑塊不能離開電場區(qū)域,電場強度的取值范圍多大。 
          (2) 如果滑塊能離開電場區(qū)域,請根據有關計算討論后在坐標中畫出電場力對滑塊所做的功與電場力的關系圖象。

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          科目:高中物理 來源:2011-2012學年廣東省高三下學期綜合測試物理卷(解析版) 題型:實驗題

          實驗題(18分)

          (1)如圖所示為“探究加速度與物體受力與質量的關系”實驗裝置圖。圖中A為小車,B為裝有砝碼的小桶,C為一端帶有定滑輪的長木板,小車通過紙帶與電火花打點計時器相連,計時器接50HZ,交流電。小車的質量為m1 ,小桶及砂的質量為m2 。

          ①下列說法正確的是______。

          A.每次改變小車質量時,應重新平衡摩擦力

          B.實驗時應先接通打點計時器電源,再釋放小車

          C.本實驗m2應遠大于m1

          D. 在用圖像探究加速度與質量關系時,應作a-圖像

          ②實驗時,某同學由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a一F圖像,可能是圖中的圖線_______。(選填“甲”、“乙”、“丙”)

          ③如圖所示為某次實驗得到的紙帶,紙帶中相鄰計數點間的距離已標出,相鄰計數點間還有四個點沒有畫出。由此可求得小車的加速度大小________2。(結果保留二位有效數字)

           

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          科目:高中物理 來源:北京市宣武區(qū)2010年高三第一次質量檢測(理綜)物理部分 題型:計算題

          (共18分)如圖所示,在一光滑的長直軌道上,放著若干完全相同的小木塊,每個小木塊的質量均為m,且體積足夠小均能夠看成質點,其編號依次為0、1、2、……n……,相鄰各木塊之間的距離分別記作:。在所有木塊都靜止的初始條件下,有一個沿軌道方向水平向右的恒力F持續(xù)作用在0號小木塊上,使其與后面的木塊連接發(fā)生碰撞,假如所有碰撞都是完全非彈性的(碰后合為一體共速運動)。求:

             (1)在0號木塊與1號木塊碰撞后瞬間,其共同速度的表達式;

             (2)若F=10牛,米,那么在2號木塊被碰撞后的瞬間,系統的總動能為多少?

             (3)在F=10牛,米的前提下,為了保持正在運動的物塊系統在每次碰撞之前的瞬間其總動能都為一個恒定的數值,那么我們應該設計第號和第n號木塊之間距離為多少米?

           

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