【題目】物理學(xué)中，力與運(yùn)動關(guān)系密切，而力的空間積累效果——做功，又是能量轉(zhuǎn)化的量度。因此我們研究某些運(yùn)動時，可以先分析研究對象的受力特點(diǎn)，進(jìn)而分析其能量問題。已知重力加速度為，且在下列情境中，均不計(jì)空氣阻力。

（1）勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端連一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊，若以小物塊的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，以豎直向下為正方向建立坐標(biāo)軸，如圖所示，用表示小物塊由平衡位置向下發(fā)生的位移。求小物塊的合力與的關(guān)系式，并據(jù)此說明小物塊的運(yùn)動是否為簡諧運(yùn)動；

（2）系統(tǒng)的總勢能為重力勢能與彈性勢能之和。請你結(jié)合小物塊的受力特點(diǎn)和求解變力功的基本方法，以平衡位置為系統(tǒng)總勢能的零勢能參考點(diǎn)，推到小物塊振動位移為時系統(tǒng)總勢能的表達(dá)式。

（3）如圖所示為理想單擺，擺角最夠小，可認(rèn)為是簡寫運(yùn)動。其平衡位置記為點(diǎn)。若已知擺球的質(zhì)量為，擺長為，在偏角很小時，擺球?qū)τ?/span>點(diǎn)的位移的大小與角對應(yīng)的弧長、弦長都近似相等，即近似滿足：。請推導(dǎo)得出小球在任意位置處的回復(fù)力與位移的比例常數(shù)的表達(dá)式。

【答案】(1) 小物塊的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動(2)(3)推導(dǎo)見解析，

【解析】

(1)設(shè)小物塊位于平衡位置時彈簧的伸長量為x0，有

當(dāng)小物塊相對于平衡位置的向下位移為x時，受彈力FT和重力G作用，如左圖所示，合力

解得

即合力與位移大小成正比，方向相反，說明小物塊的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動；

(2)合力F與位移x關(guān)系圖線如圖所示。由圖可知物塊由平衡位置到位移為x處的運(yùn)動過程中合力F做的功

由動能定理有

依據(jù)機(jī)械能守恒定律有

得

以平衡位置為零勢能參考點(diǎn)，則

(3)擺球位移為x'處，受力示意圖見圖所示：

以O'為原點(diǎn)，以水平向右的方向?yàn)?/span>x軸的正方向建立坐標(biāo)系，在擺角很小時

在擺球位移為x'時，回復(fù)力為

比例常數(shù)為

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,空間有一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,紙面內(nèi)有A、B、C三點(diǎn),已知BC=,∠ABC=135°,∠ACB=15°�，F(xiàn)使帶電量為q(q>0)、質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷以速度v0沿AB連線方向從B點(diǎn)射入磁場,其軌跡經(jīng)過C點(diǎn):再使另一帶電量為2q的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)以某一速度垂直磁場入射,其軌跡也經(jīng)過C點(diǎn)。已知:兩點(diǎn)電荷從射入磁場到經(jīng)過C點(diǎn)所用的時間相同,且兩點(diǎn)電荷經(jīng)過C點(diǎn)時的速度方向相同,不計(jì)兩點(diǎn)電荷的重力。求：

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大��；

(2)從A點(diǎn)射入磁場的點(diǎn)電荷的質(zhì)量及速度大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G。將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體。忽略地球自轉(zhuǎn)影響。

（1）求地面附近的重力加速度g；

（2）求地球的第一宇宙速度v；

（3）若要利用地球繞太陽的運(yùn)動估算太陽的質(zhì)量，需要知道哪些相關(guān)數(shù)據(jù)？請分析說明。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】（1）關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是________

A．實(shí)驗(yàn)裝置放在空氣中和真空中都可以

B．實(shí)驗(yàn)說明原子的全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核里

C．使粒子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的力是金原子中的電子對粒子的作用力

D．少數(shù)粒子能產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)是因?yàn)樗鼈冸x金的原子核很近，受到的斥力很大

（2）在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，金箔中的原子核可以看作靜止不動。下列各圖畫出的是其中兩個粒子經(jīng)歷金箔散射過程的徑跡，其中正確的是________。

A． B． C． D．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動量守恒定律”實(shí)驗(yàn)。先將小球1從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把另一小球2放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止，讓小球1仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，且與小球2相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次。A、B、C為三個落點(diǎn)的平均位置，O點(diǎn)是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中空氣阻力的影響很小，可以忽略不計(jì)。

（1）在本實(shí)驗(yàn)中斜槽軌道___（填選項(xiàng)前的字母）

A．必須光滑 B．可以不光滑

（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇兩個合適的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①兩個小球的半徑_____（填“相同”或“不同”）

②應(yīng)該選擇下列哪組小球____（填選項(xiàng)前的字母）

A．兩個鋼球 B．一個鋼球、一個玻璃球 C．兩個玻璃球

（3）斜槽末端沒有放置被碰小球2時，將小球1從固定點(diǎn)由靜止釋放。若僅降低斜槽上固定點(diǎn)的位置，那么小球的落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距離將_____（填“改變”或“不變”），若僅增大小球1的質(zhì)量，小球仍以相同的速度從斜槽末端飛出，那么小球的落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距離將____（填“改變”或“不變”）。

（4）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，使斜槽軌道末端的切線水平，小球碰撞前與碰撞后的速度就可以用小球飛出的水平距離來表示，其原因的是____

A．小球都是從同一高度飛出，水平位移等于小球飛出時的速度

B．小球都是從同一高度飛出，水平位移與小球飛出時的速度成正比

C．小球在空中的運(yùn)動都是勻變速曲線運(yùn)動，而且運(yùn)動的加速度都相同

（5）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量是_________

A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H

B．小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2

C．小球1的釋放位置到斜槽軌道末端的高度h

D．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離、、

（6）斜槽末端沒有放置被碰小球2時，小球1的落點(diǎn)為B點(diǎn)，放置被碰小球2后，小球2的落點(diǎn)為C點(diǎn)。假設(shè)兩小球發(fā)生的是彈性碰撞，試論證：當(dāng)小球1碰后的速度方向未改變時，C點(diǎn)必在B點(diǎn)的前方。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在磁體的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線通以由左向右的電流時，蹄形磁體的運(yùn)動情況將是( )

A.靜止不動

B.向紙外運(yùn)動

C.N極向紙外轉(zhuǎn)動，S級向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動

D.N極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動，S級向紙外轉(zhuǎn)動

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在水平面桌面上有一個傾角為的斜面體。一個質(zhì)量為的物塊，在平行于斜面的拉力作用下，沿斜面向上做勻速運(yùn)動，斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為，下列結(jié)論正確的是

A.斜面對物塊的合力不為零

B.斜面對物塊的摩擦力大小是

C.桌面對斜面體的摩擦力大小是

D.桌面對斜面體的摩擦力大小是

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】根據(jù)量子理論：光子既有能量也有動量；光子的能量和動量之間的關(guān)系是，期中為光速。由于光子有動量，照到物體表面的光子被物體吸收或被反射時都會對物體產(chǎn)生一定的沖量，也就對物體產(chǎn)生了一定的壓強(qiáng)，這就是“光壓”。根據(jù)動量定理可近似認(rèn)為：當(dāng)動量為的光子垂直照到物體表面，若被物體反射，則物體受到的沖量大小為；若被物體吸收，則物體受到的沖量大小為。有人設(shè)想在宇宙探測中用光作為動力推動探測器加速，探測器上安裝面積極大、反光率為的薄膜，并讓它正對太陽。已知太陽光照射薄膜對每平方米面積上的輻射功率為，探測器和薄膜的總質(zhì)量為，薄膜面積為，則關(guān)于探測器的加速度大小正確的是（不考慮萬有引力等其它的力）

A.B.C.D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，圓心在O點(diǎn)、半徑為R的圓弧軌道abc豎直固定在水平桌面上，Oc與Oa的夾角為60°，軌道最低點(diǎn)a與桌面相切．一輕繩兩端分別系著質(zhì)量為m1和m2的小球（均可視為質(zhì)點(diǎn)），掛在圓弧軌道邊緣c的兩邊，開始時，m1在c點(diǎn)從靜止釋放．設(shè)輕繩足夠長，不計(jì)一切摩擦．則( 　)

A.在m1下滑過程中，兩球速度大小始終相等

B.m1在由c下滑到a的過程中重力的功率逐漸增大

C.若m1恰好能沿圓弧下滑到a點(diǎn)，則m1=2m2

D.若m1=4m2，則m1下滑到a點(diǎn)速度大小為

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