12.某同學(xué)利用下述裝置對(duì)輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),小球恰好在桌面邊緣,如圖1所示.向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放,小球離開(kāi)桌面后落到水平地面.通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能.

回答下列問(wèn)題:
(1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為,彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等.已知重力加速度大小為g.為求得Ek,至少需要測(cè)量下列物理量中的ABC(填正確答案標(biāo)號(hào))
A、小球的質(zhì)量m
B、小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s
C、桌面到地面的高度h
D、彈簧的壓縮量△x
E、彈簧原長(zhǎng)l0
(2)用所選取的測(cè)量量和已知量表示Ek,得Ek=$\frac{mgs2}{4h}$.
(3)圖2中的直線是實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的s-△x圖線.從理論上可推出,如果h不變.m增加,s-△x圖線的斜率會(huì)減小(填“增大”、“減小”或“不變”):如果m不變,h增加,s-△x圖線的斜率會(huì)增大(填“增大”、“減小”或“不變”).由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知,Ep與△x的2次方成正比.

分析 本題的關(guān)鍵是通過(guò)測(cè)量小球的動(dòng)能來(lái)間接測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能,然后根據(jù)平拋規(guī)律以及動(dòng)能表達(dá)式即可求出動(dòng)能的表達(dá)式,從而得出結(jié)論.本題的難點(diǎn)在于需要知道彈簧彈性勢(shì)能的表達(dá)式(取彈簧因此為零勢(shì)面),然后再根據(jù)Ep=Ek即可得出結(jié)論.

解答 解:(1)小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$,要求得v0需利用平拋知識(shí),
水平方向:s=v0t,
豎直方向:h=$\frac{1}{2}$gt2
聯(lián)立求得:v0=s$\sqrt{\frac{g}{2h}}$,因此,需測(cè)量小球質(zhì)量m、桌面高度h及落地水平距離s.
(2)小球拋出時(shí)的動(dòng)能為:Ek=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$=$\frac{mgs2}{4h}$.
(3)彈簧的彈性勢(shì)能為:Ep=Ek=$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$=$\frac{mgs2}{4h}$
即:s=2$\sqrt{\frac{h{E}_{p}}{mg}}$,
根據(jù)題給的直線關(guān)系可知,s與△x成正比,而Ep與s2成正比,故Ep應(yīng)與△x的2次方成正比,則s∝2$\sqrt{\frac{h}{mg}}$△x,s-△x圖線的斜率正比于$\sqrt{\frac{h}{mg}}$,如果h不變,m增加,s-△x圖線的斜率將會(huì)減。蝗绻鹠不變,h增加,則s-△x圖線的斜率會(huì)增大.
故答案為:(1)ABC; (2)$\frac{mgs2}{4h}$; (3)減小,增大,2.

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn),要明確實(shí)驗(yàn)原理,根據(jù)相應(yīng)規(guī)律得出表達(dá)式,然后討論即可.注意體會(huì)實(shí)驗(yàn)題的分析方法.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

17.如圖所示,光屏PQ的上方有一半圓形玻璃磚,其直徑AB與水平面成30°角.
①若讓一束單色光沿半徑方向豎直向下射向圓心O,由AB面折射后射出,當(dāng)光點(diǎn)落在光屏上時(shí),繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)整入射光與豎直方向的夾角,該角多大時(shí),光在光屏PQ上的落點(diǎn)距O'點(diǎn)最遠(yuǎn)?(已知玻璃磚對(duì)該光的折射率為n=$\sqrt{2}$)
②若讓一束白光沿半徑方向豎直向下射向圓心O,經(jīng)玻璃磚后射到光屏上形成完整彩色光帶,則光帶的最右側(cè)是什么顏色的光?若使光線繞圓心O逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),什么顏色的光最先消失?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.如圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖.閉合開(kāi)關(guān)后A、B兩燈都不亮.他采用下列兩種方法對(duì)故障原因進(jìn)行排查:(燈泡A、B的規(guī)格均為A2.5V、1W,變阻器為10Ω、1A)
(1)應(yīng)用多用表的直流電壓檔進(jìn)行檢查,那么選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于B檔.
A.2.5V    B.10V    C.50V    D.250V
(2)該同學(xué)的測(cè)試結(jié)果如表1所示,則在測(cè)試a、b間的直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)當(dāng)接觸a.
(3)根據(jù)測(cè)量結(jié)果,可以判斷的故障是B燈斷路或?qū)Ьde斷路.
(4)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),再選擇歐姆擋測(cè)試,測(cè)量結(jié)果如表2所示,那么檢查出的結(jié)果是導(dǎo)線de斷路.
表一
測(cè)試點(diǎn)電壓示數(shù)
a、b有示數(shù)
b、d有示數(shù)
c、d無(wú)示數(shù)
d、f有示數(shù)
表二
測(cè)量點(diǎn)表針偏轉(zhuǎn)情況
c、d
d、e
e、f

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

20.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.第一宇宙速度是在地球表面附近環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的最大速度
B.第一宇宙速度是同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度
C.第一宇宙速度是從地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度
D.衛(wèi)星從地面發(fā)射時(shí)的發(fā)射速度越大,則衛(wèi)星距離地面的高度就越大,其環(huán)繞速度則可能大于第一宇宙速度

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

7.一摩托艇隨海浪在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),摩托艇在某段時(shí)間內(nèi)水平方向和豎直方向的位移分別為x=-2t2-6t、y=0.05t2+4t(t的單位是s,x、y的單位是m),則關(guān)于摩托艇在該段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(  )
A.摩托艇在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.t=0時(shí)摩托艇的速度為0
C.摩托艇的運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
D.摩托艇運(yùn)動(dòng)的加速度大小為4 m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.下列運(yùn)動(dòng)中物體的機(jī)械能一定守恒的是( 。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸做勻加速直線運(yùn)動(dòng).其位置-時(shí)間圖象如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是( 。 
A.該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為4 m/s2
B.該質(zhì)點(diǎn)在t=1 s時(shí)的速度大小為2 m/s
C.該質(zhì)點(diǎn)在t=0到t=2 s時(shí)間內(nèi)的位移大小為6 m
D.該質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)速度為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)圖象,下列說(shuō)法中正確的是(  )
A.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等
B.甲擺的振幅比乙擺大
C.由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/td>
D.在t=0.5s時(shí)有正向最大加速度的是乙擺

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.線速度不變B.角速度不變C.向心加速度不變D.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變

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同步練習(xí)冊(cè)答案