16.為了“探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”,查資料得知,彈簧的彈性勢(shì)能Ep=$\frac{1}{2}k{x^2}$,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長(zhǎng)度的變化量.某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運(yùn)動(dòng)來探究這一問題.為了研究方便,把小球放在光滑水平桌面上做實(shí)驗(yàn),讓小球在彈力作用下運(yùn)動(dòng),即只有彈簧彈力做功.該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下:

(1)首先進(jìn)行如圖甲所示的實(shí)驗(yàn):將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小球,靜止時(shí)測(cè)得彈簧的伸長(zhǎng)量為d.根據(jù)此步驟,彈簧的勁度系數(shù)用m、d、g表示為$\frac{mg}kiwatqp$.
(2)接著進(jìn)行如圖乙所示的實(shí)驗(yàn):將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小球壓縮,測(cè)得壓縮量為x,由靜止釋放彈簧后,小球被推出去,測(cè)得從高為h的水平桌面上拋出,小球在空中運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng),則實(shí)驗(yàn)中小球的初動(dòng)能Ek1=0,小球離開桌面的動(dòng)能Ek2=$\frac{mg{L}_{\;}^{2}}{4h}$,彈簧對(duì)小球做的功W=$\frac{mg{x}_{\;}^{2}}{2d}$(用m、x、d、L、g表示).對(duì)比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”.

分析 (1)甲所示實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)k,由胡克定律得到k;
(2)乙圖所示的乙實(shí)驗(yàn):彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能,利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度,由動(dòng)能的計(jì)算公式求出小球O末動(dòng)能.再根據(jù)功能關(guān)系求出彈簧對(duì)小球O做的功.

解答 解:(1)當(dāng)小球靜止時(shí),有mg=kd,可得k=$\frac{mg}v7pcqcb$.
(2)將彈簧壓縮x后釋放,小球O初動(dòng)能Ek1=0,
小球離開桌面后,以初速度v0做平拋運(yùn)動(dòng),則有
L=v0t,h=$\frac{1}{2}$gt2,可得v0=L$\sqrt{\frac{g}{2h}}$,
則小球O末動(dòng)能Ek2=$\frac{1}{2}$mv02=$\frac{mg{L}_{\;}^{2}}{4h}$,
根據(jù)功能關(guān)系得:彈簧對(duì)小球O做的功W=$\frac{1}{2}$kx2=$\frac{mg{x}_{\;}^{2}}{2d}$;
故答案為:(1)$\frac{mg}7nl3tb2$,
(2)0,$\frac{mg{L}_{\;}^{2}}{4h}$,$\frac{mg{x}_{\;}^{2}}{2d}$.

點(diǎn)評(píng) 本題借助于平拋運(yùn)動(dòng)以及胡克定律,考查探究外力做功與物體動(dòng)能變化關(guān)系的能力.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.質(zhì)量為1kg的物體在外力的作用下從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng),其加速度隨時(shí)間的變化如圖所示,則(  )
A.第2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移是0.5mB.前2s內(nèi)速度增大3m/s
C.第2s末的速度是2m/sD.0~2s內(nèi)的平均速度是1.75m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.一木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力的作用,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示,其中F1=10N,F(xiàn)2=2N,若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為( 。
A.10 N,方向向左B.6 N,方向向右C.2 N,方向向右D.0

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.如圖所示的幾個(gè)圖分別是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)、“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)和“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的裝置圖.

(1)圖甲、圖乙中實(shí)驗(yàn)前需平衡摩擦力,平衡摩擦力時(shí)AC
A.圖甲砝碼盤不需要掛上,但小車必須掛上紙帶;
B、圖甲砝碼盤、紙帶都不需要掛上;
C.圖乙中在無橡皮筋牽引時(shí),掛上紙帶的小車必須勻速下滑.
(2)圖甲實(shí)驗(yàn)操作中,由于用砝碼和砝碼盤的總重力代替小車的拉力,因此要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于(選填“大于”“小于”“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)小車的質(zhì)量;圖丙實(shí)驗(yàn)操作中,關(guān)于懸掛物重錘的選取密度大的 (選填“質(zhì)量大的”“體積大的”“密度大的”.
(3)在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)挑選出的紙帶中,其中有一條紙帶中有一段打出的點(diǎn)間隔是均勻的,則這條紙帶一定是實(shí)驗(yàn)裝置圖乙(選填“甲”、“乙”或“丙”)中實(shí)驗(yàn)得到的.
(4)從實(shí)際操作與數(shù)據(jù)處理方面考慮在這三個(gè)實(shí)驗(yàn)中能夠完成“探究功與動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)是圖乙 (選填“甲”、“乙”、“丙”).

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系,小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.

(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜,這樣做CD;
A.是為了使釋放小車后,小車能勻加速下滑
B.是為了增大小車下滑的加速度
C.可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功
D.可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)
(2)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…合并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫牛训?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W1;第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W1…橡皮筋對(duì)小車做功后而使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出.根據(jù)第四次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶(如圖2所示),可求得小車最終獲得的速度為2.00m/s.(保留三位有效數(shù)字)
(3)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的W-v圖象如圖3所示,根據(jù)圖線形狀,可知對(duì)W與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖C.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

1.為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”,采用了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置.請(qǐng)回答下列問題:
(1)為了減小小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是C
A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
(2)若實(shí)驗(yàn)中所用小車的質(zhì)量為200g,為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡量精確,在實(shí)驗(yàn)室提供的以下四種規(guī)格鉤碼中,應(yīng)該挑選的鉤碼是A
A.10gB.20gC.30gD.50g
(3)某實(shí)驗(yàn)小組挑選了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼,在多次正確操作實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條,經(jīng)測(cè)量、計(jì)算,得到如下數(shù)據(jù):第一個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)的距離為40.0cm;打下第n點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為1.20m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力,則拉力對(duì)小車做的功為0.196J,小車動(dòng)能的增量為0.144J.(g=9.8m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖1所示,當(dāng)靜止的小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致.每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的學(xué)生電源如圖2所示,則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)選圖3中的B(選填“A”或“B”).
(2)若電源的頻率為50Hz,圖4為實(shí)驗(yàn)時(shí)打下的一條紙帶,紙帶上的打點(diǎn)為原始點(diǎn),則數(shù)據(jù)處理時(shí)求得小車的速度為1.60m/s.(保留三位有效數(shù)字)
(3)若實(shí)驗(yàn)中的所有操作和數(shù)據(jù)處理無錯(cuò)誤,則繪出的圖線(圖中△V2=V2-0、將一根橡皮筋對(duì)小車做的功記為1)應(yīng)為過原點(diǎn)的一條直線.但根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的圖線如圖5所示,造成這一偏差的原因是未平衡摩擦或平衡摩擦不夠.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).
(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源相連,下列A、B兩圖中接線正確的是B(填“A”或“B”)

(2)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,在平衡小車與桌面之間摩擦力后,打出了一條紙帶如圖2所示.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離.該小車的加速度a=0.16m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(3)平衡摩擦力后,將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中,測(cè)量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼的總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:
砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a(m•s-20.691.181.662.182.70
請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在圖3中作出a-F圖線(畫在答題紙上)
(4)作出的a-F圖線不經(jīng)過(填“經(jīng)過”或“不經(jīng)過”)原點(diǎn),主要原因是計(jì)算F時(shí)忘記加入砝碼盤的重力使圖象向左平移.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.如圖所示,在粗糙水平面上固定一帶正電的點(diǎn)電荷+Q,在M點(diǎn)無初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物塊,小物塊在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)靜止,則從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中(  )
A.小物塊所受靜電力逐漸增大
B.小物塊具有的電勢(shì)能逐漸增大
C.靜電力對(duì)小物塊做功的大小一定等于物塊克服摩擦力做的功
D.M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)

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