13.某同學(xué)在科普讀物上看到:“勁度系數(shù)為k的彈簧從伸長量為x到恢復(fù)原長過程中,彈力做的功W=$\frac{1}{2}$kx2”.他設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論.

A.將一彈簧的下端固定在地面上,在彈簧附近豎直地固定一刻度尺,當(dāng)彈簧在豎直方向靜止不動(dòng)時(shí)其上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x1,如圖甲所示.
B.用彈簧測力計(jì)拉著彈簧上端豎直向上緩慢移動(dòng),當(dāng)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F時(shí),彈簧上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x2,如圖乙所示.則此彈簧的勁度系數(shù)k=$\frac{F}{{x}_{2}-{x}_{1}}$.
C.把實(shí)驗(yàn)桌放到彈簧附近,將一端帶有定滑輪、兩端裝有光電門的長木板放在桌面上,使滑輪正好在彈簧的正上方,用墊塊墊起長木板不帶滑輪的一端,如圖丙所示.
D.用天平測得小車(帶有遮光條)的質(zhì)量為M,用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度d的結(jié)果如圖丁所示,則d=3.5mm.
E.打開光電門的開關(guān),讓小車從光電門的上方以一定的初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng),測得小車通過光電門A和B時(shí)的遮光時(shí)間分別為△t1和△t2.左右改變墊塊的位置,重復(fù)實(shí)驗(yàn),直到△t1=△t2,以后的操作中保持木板和墊塊的位置不變.
F.用細(xì)繩通過滑輪將彈簧和小車相連,將小車?yán)焦怆婇TB的上方某處,此時(shí)彈簧上端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x3,已知(x3=x1)小于光電門A、B之間的距離,如圖丙所示.由靜止釋放小車,測得小車通過光電門A和B時(shí)的遮光時(shí)間分別為△t1′和△t2′.
在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),若$\frac{1}{2}$k(x3-x12=$\frac{1}{2}$M($\frac15bd1b5{△{t}_{2}′}$)2-$\frac{1}{2}$M($\fracllhhdxz{△{t}_{1}′}$)2(用實(shí)驗(yàn)中測量的符號表示),就驗(yàn)證了W=$\frac{1}{2}$kx2的結(jié)論.

分析 根據(jù)胡克定律求彈簧的勁度系數(shù);
游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺示數(shù);
根據(jù)平均速度代替瞬時(shí)速度,結(jié)合動(dòng)能定律求解彈力做功的大小

解答 解:B、根據(jù)胡克定律:F=k△x可知,彈簧的勁度系數(shù):k=$\frac{F}{{x}_{2}-{x}_{1}}$,
D、由圖示游標(biāo)卡尺可知,其讀數(shù)為:3mm+5×0.1mm=3.5mm;
F、小車通過光電門A和B時(shí),平均速度代替瞬時(shí)速度:vA=$\fracjxp5rnh{△{t}_{1}′}$,vB=$\frac115ffvf{△{t}_{2}′}$,
由動(dòng)能定理得:W=$\frac{1}{2}$k(x3-x12=$\frac{1}{2}$MvB2-$\frac{1}{2}$MvA2=$\frac{1}{2}$M($\fracf5vxxvv{△{t}_{2}′}$)2-$\frac{1}{2}$M($\fracpznjhdx{△{t}_{1}′}$)2;
如果$\frac{1}{2}$k(x3-x12=$\frac{1}{2}$M($\fracjrljzz1{△{t}_{2}′}$)2-$\frac{1}{2}$M($\fracpxn1d91{△{t}_{1}′}$)2,
就驗(yàn)證了W=$\frac{1}{2}$kx2的結(jié)論.
故答案為:B、$\frac{F}{{x}_{2}-{x}_{1}}$;D、3.5;F、$\frac{1}{2}$M($\fracnrn97vp{△{t}_{2}′}$)2-$\frac{1}{2}$M($\fracnt1fhz5{△{t}_{1}′}$)2

點(diǎn)評 本題考查了胡克定律,游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理的基本運(yùn)用,注意游標(biāo)的精確度,以及知道極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.把一檢驗(yàn)電荷q放在點(diǎn)電荷Q所形成的電場中的A點(diǎn),若檢驗(yàn)電荷的電量為q=-2.0×10-8C,它所受的電場力F=4.0×10-3N,方向指向Q,如圖所示,A點(diǎn)到Q的距離為r=0.30m,已知靜電常量K=9×109N•m2/C2,試求:
(1)A點(diǎn)的場強(qiáng)大。
(2)點(diǎn)電荷Q的電量和電性.
(3)若將檢驗(yàn)電荷q從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做功為6.0×10-6J,則A、B之間的電勢差是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.如圖所示,當(dāng)光線AO以一定入射角穿過一塊兩面平行的玻璃磚時(shí),通過“插針法”找出跟入射光線AO對應(yīng)的出射光線O'B,從而確定折射光線OO'.
(1)如圖a,用量角器量出入射角i和折射角r,根據(jù)n=$\frac{sini}{sinr}$可計(jì)算出玻璃的折射率;
(2)如圖b,以O(shè)為圓心,用圓規(guī)作圓與OA、OO′分別交于P、Q點(diǎn),過P、Q點(diǎn)分別作法線NN'的垂線,垂足分別為P′、Q′,用刻度尺測量出PP'和QQ'的長度,則玻璃的折射率n=$\frac{PP′}{QQ′}$.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

1.在絕緣光滑的水平面上放有一質(zhì)量為m、邊長為L的正方形線框cdef,線框的總電阻為R,xOy是一建立在該水平面內(nèi)的平面直角坐標(biāo)系,線框所在空間存在著方向垂直于xOy平面的磁場,在坐標(biāo)為(x,y)處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=B0+kx,式中B0、k均為常數(shù).t=0時(shí)刻,線框的cd邊位于x=0處且線框處于靜止,如圖所示,從t=0時(shí)刻開始,給線框施一沿x軸正方向的外力,使線框以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng).試求在t=t0時(shí)刻:
(1)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大。
(2)沿x軸正方向的水平外力的大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置來做“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的試驗(yàn);試驗(yàn)裝置中PQ為一塊傾斜放置的光滑的木板,在其上固定一個(gè)光電門,用來測量物塊上遮光條通過光電門的時(shí)間;

(1)若用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度,如圖乙所示,則遮光條的寬度為d=1.8mm,遮光條通過光電門時(shí),顯示時(shí)間為t=0.002s,則物塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為0.9m/s.
(2)讓物塊分別從不同高度無初速釋放,測出物塊釋放的初位置到光電門的距離l1、l2、l3….,讀出物塊上遮光條每次通過光電門的時(shí)間,計(jì)算出物塊上遮光條每次通過光電門的速度v1、v2、v3….,并繪制了如圖丙所示的L-v圖象;若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系,下列應(yīng)該做出D.
A.L-$\frac{1}{v}$圖象       B.L-$\frac{1}{{v}^{2}}$圖象      C.L-v圖象     D.L-v2圖象.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

18.如圖所示,在邊長為4l的正方形abcd區(qū)域內(nèi)有方向豎直向上,電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,在長為4l、寬為l的長方形aa′b′b區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.將一帶電小球從距離ab邊某高度處由靜止釋放,小球從ab中點(diǎn)O進(jìn)入aa′b′b區(qū)域并恰好做半徑為2l的勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知重力加速度為g,求:
(1)帶電小球的電荷量與質(zhì)量之比;
(2)小球從釋放到射出電場所需要的時(shí)間.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

5.地球周圍有磁場,由太空射來的帶電粒子在此磁場中的運(yùn)動(dòng)稱為磁漂移.以下描述的是一種假設(shè)的磁漂移運(yùn)動(dòng).一帶正電的粒子在x=0、y=0處沿y方向以某一速度v0運(yùn)動(dòng),空間存在垂直于圖中紙面向外的勻強(qiáng)磁場,在y>0的區(qū)域中,磁感強(qiáng)度為B1,在y<0的區(qū)域中磁感強(qiáng)度為B2,B2>B1,如圖所示.
(1)把粒子在出發(fā)點(diǎn)x=0處作為第0次過x軸,試求粒子到第n次過x軸整個(gè)過程中,在x軸方向的平均速度v與v0之比,n只取奇數(shù).
(2)若B2:B1=4,當(dāng)n很大時(shí),v:v0趨于何值.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.現(xiàn)要用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“動(dòng)能定理”:一傾角θ可調(diào)的斜面上安裝有兩個(gè)光電門,其中光電門乙固定在斜面上,光電門甲的位置可移動(dòng).不可伸長的細(xì)線一端固定在帶有遮光片(寬度為d)的滑塊上,另一端通過光滑定滑輪與重物相連,細(xì)線與斜面平行(通過滑輪調(diào)節(jié)).當(dāng)滑塊沿斜面下滑時(shí),與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示遮光片擋光的時(shí)間t,從而可測出滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v.改變光電門甲的位置,重復(fù)實(shí)驗(yàn),比較外力所做的功W與系統(tǒng)動(dòng)能的增量△Ek的關(guān)系,即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模饕獙?shí)驗(yàn)步驟如下:
(1)調(diào)節(jié)斜面的傾角θ,用以平衡滑塊的摩擦力.將帶有遮光片的滑塊置于斜面上,輕推滑塊,使之運(yùn)動(dòng).可以通過遮光片經(jīng)過兩光電門的時(shí)間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運(yùn)動(dòng);
(2)按設(shè)計(jì)的方法安裝好實(shí)驗(yàn)器材.將滑塊從遠(yuǎn)離光電門甲的上端由靜止釋放,滑塊通過光電門甲、乙時(shí),遮光片擋光的時(shí)間分別t1和t2,則滑塊通過甲、乙兩光電門時(shí)的瞬時(shí)速度分別為$\fracvh7rxxn{{t}_{1}}$和$\fract7brt9t{{t}_{2}}$;
(3)用天平測出滑塊(含遮光片)的質(zhì)量M及重物的質(zhì)量m,用米尺測出兩光電門間的距離x,比較mgs和$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracnjpvfjn{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracznxbh77{{t}_{1}}$)2的大小,在誤差允許的范圍內(nèi),若兩者相等,可得出合力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.如圖甲所示,在傾角為37°的粗糙且足夠長的斜面底端,一質(zhì)量m=2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊壓縮一輕彈簧并鎖定,滑塊與彈簧不相連.t=0s時(shí)解除鎖定,計(jì)算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的速度時(shí)間圖象如圖乙所示,其中Ob段為曲線,bc段為直線,g取10m/s2,則下列說法正確的是(  )
A.在0.15 s末滑塊的加速度為-8 m/s2
B.滑塊在0.1~0.2 s時(shí)間間隔內(nèi)沿斜面向下運(yùn)動(dòng)
C.滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25
D.在滑塊與彈簧脫離之前,滑塊一直在做加速運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案