(20分)一同學(xué)利用手邊的兩個(gè)完全相同的質(zhì)量為m的物塊和兩個(gè)完全相同、勁度系數(shù)未知的輕質(zhì)彈簧,做了如下的探究活動(dòng)。已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。
(1)取一個(gè)輕質(zhì)彈簧,彈簧的下端固定在地面上,彈簧的上端與物塊A連接,物塊B疊放在A上,A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示。若A、B粘連在一起,用一豎直向上的拉力緩慢提升B,當(dāng)拉力的大小為時(shí),A物塊上升的高度為L;若A、B不粘連,用一豎直向上的恒力作用在B上,當(dāng)A物塊上升的高度也為L時(shí),A、B恰好分離。求:
a.彈簧的勁度系數(shù);
b.恒力的大;
(2)如圖所示,將彈簧1上端與物塊A拴接,下端壓在桌面上(不拴接),彈簧2兩端分別與物塊A、B拴接,整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),F(xiàn)施力將物塊B緩緩地豎直上提,直到彈簧1的下端剛好脫離桌面。求在此過程中該拉力所做的功?(已知彈簧具有的彈性勢(shì)能為,k為彈簧的勁度系數(shù),Δx為彈簧的形變量)
(1)a,b, ? (2)
【解析】
試題分析:(1)a.設(shè)彈簧自然長(zhǎng)度為,沒有作用力時(shí),物塊A、B壓在彈簧上,彈簧的長(zhǎng)度為
用力F1向上緩慢提起物塊B,當(dāng)力時(shí),彈簧的長(zhǎng)度為
物塊上升的高度?
解得
b. 在恒力F和彈簧的彈力作用下,A、B一起向上做加速運(yùn)動(dòng),隨彈簧壓縮量減小,彈簧的彈力減小,一起向上的加速度逐漸減小。在此過程中A、B間的壓力也減小,一直到 A、B剛分離時(shí),A、B間相互作用的彈力恰為0。A物塊受重力和彈簧的彈力,它的加速度為
此時(shí)B受重力和恒力F其加速度為
?????????????
且剛分離時(shí)應(yīng)有????
由以上方程解得????????
(2)如圖所示,開始時(shí)物塊B受重力和彈簧2的彈力處于平衡狀態(tài),設(shè)為彈簧2此狀態(tài)下的壓縮量,有
可得
可將物塊A、B(包括輕彈簧2)看成一個(gè)整體,受重力和彈簧1的彈力處于平衡狀態(tài),設(shè)彈簧1此時(shí)壓縮量為,有
可得
施力將物塊B緩慢上提,彈簧2的長(zhǎng)度增大,物塊A也向上移動(dòng),彈簧1的長(zhǎng)度也增大,直到彈簧1的下端剛好脫離桌面,彈簧1與桌面間的作用力為0,彈簧1處于自然長(zhǎng)度。此時(shí)兩物體仍都處于平衡狀態(tài)。設(shè)為彈簧2此狀態(tài)下的伸長(zhǎng)量,對(duì)于物塊A此時(shí)受重力mg和彈簧2對(duì)物塊A向上的拉力,有
,可得
在此過程中物塊A向上移動(dòng)的總距離為:。
物塊B與物塊A間的彈簧2長(zhǎng)度由壓縮狀態(tài)變?yōu)樯扉L(zhǎng)狀態(tài),L0為彈簧2的自然長(zhǎng)度。由此可見物塊A與物塊B間的距離增加了,但物塊A向上移動(dòng)了的距離,故物塊B向上移動(dòng)的總距離為
物塊A的重力勢(shì)能增加量為
物塊B的重力勢(shì)能增加量為
彈簧1由壓縮狀態(tài)到自然長(zhǎng)度,彈性勢(shì)能減小量為
彈簧2由壓縮Δx2變?yōu)樯扉L(zhǎng)Δx2’彈性勢(shì)能改變量為
在此過程中該拉力所做的功等于整個(gè)系統(tǒng)的重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的增加量的代數(shù)和
考點(diǎn):胡可定律? 功能關(guān)系
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
電壓U/V | 0.32 | 0.360 | 0.44 | 0.52 | 0.60 | 0.68 |
電流I/mA | 0.32 | 0.30 | 0.26 | 0.22 | 0.18 | 0.14 |
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科目:高中物理 來源:2012屆上海市閔行區(qū)高三5月綜合練習(xí)(三模)物理試卷(帶解析) 題型:實(shí)驗(yàn)題
將兩個(gè)金屬電極鋅、銅片插入一個(gè)水果中就可以做成一個(gè)水果電池,F(xiàn)要測(cè)量橘子電池(如圖所示)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,四位同學(xué)采用不同的方法進(jìn)行探究。
(1)甲同學(xué)用多用表的直流電壓檔,選擇0~1V量程,直接測(cè)銅鋅兩金屬片之間的電壓時(shí)讀數(shù)為0.82V;用多用表的歐姆檔直接測(cè)水果電池的兩極,讀得此時(shí)的讀數(shù)為3200Ω;甲同學(xué)認(rèn)為該水果電池電動(dòng)勢(shì)E=0.82V, 內(nèi)阻r=3.2kΩ
請(qǐng)指出甲同學(xué)測(cè)量的主要錯(cuò)誤:_________________________________________
(2)乙同學(xué)利用伏安法電路并借助DIS實(shí)驗(yàn)器材中的電壓、電流傳感器測(cè)水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,電路如圖所示。
下表是乙同學(xué)測(cè)量該水果電池時(shí)記錄的數(shù)據(jù)。
次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
電壓U/V | 0.32 | 0.360 | 0.44 | 0.52 | 0.60 | 0.68 |
電流I/mA | 0.32 | 0.30 | 0.26 | 0.22 | 0.18 | 0.14 |
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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年上海市閔行區(qū)高三5月綜合練習(xí)(三模)物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題
將兩個(gè)金屬電極鋅、銅片插入一個(gè)水果中就可以做成一個(gè)水果電池。現(xiàn)要測(cè)量橘子電池(如圖所示)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,四位同學(xué)采用不同的方法進(jìn)行探究。
(1)甲同學(xué)用多用表的直流電壓檔,選擇0~1V量程,直接測(cè)銅鋅兩金屬片之間的電壓時(shí)讀數(shù)為0.82V;用多用表的歐姆檔直接測(cè)水果電池的兩極,讀得此時(shí)的讀數(shù)為3200Ω;甲同學(xué)認(rèn)為該水果電池電動(dòng)勢(shì)E=0.82V, 內(nèi)阻r=3.2kΩ
請(qǐng)指出甲同學(xué)測(cè)量的主要錯(cuò)誤:_________________________________________
(2)乙同學(xué)利用伏安法電路并借助DIS實(shí)驗(yàn)器材中的電壓、電流傳感器測(cè)水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,電路如圖所示。
下表是乙同學(xué)測(cè)量該水果電池時(shí)記錄的數(shù)據(jù)。
次數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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電壓U/V |
0.32 |
0.360 |
0.44 |
0.52 |
0.60 |
0.68 |
電流I/mA |
0.32 |
0.30 |
0.26 |
0.22 |
0.18 |
0.14 |
請(qǐng)你根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在答題卷相應(yīng)位置的坐標(biāo)紙中描點(diǎn)作出U隨I變化的關(guān)系圖象。由圖象求出水果電池的電動(dòng)勢(shì)為 V,內(nèi)阻為 Ω。
(3)丙同學(xué)也想自己測(cè)一下水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,該同學(xué)手邊只有電流傳感器,導(dǎo)線、開關(guān)和一只電阻箱(電阻可變范圍09999.9Ω),他利用這些器材測(cè)出了一系列電流與電阻對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)丙同學(xué)作出 隨 變化的關(guān)系圖象。根據(jù)圖像的斜率和截距也求出了水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
(4)丁同學(xué)將四個(gè)這樣的水果電池串聯(lián)起來給“2.5V,0.5A”的小燈泡供電,燈泡仍不發(fā)光(檢查電路無故障)分析燈泡不亮的原因是: 。
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科目:高中物理 來源:2012年上海市閔行區(qū)高考物理三模試卷(解析版) 題型:解答題
次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
電壓U/V | 0.32 | 0.360 | 0.44 | 0.52 | 0.60 | 0.68 |
電流I/mA | 0.32 | 0.30 | 0.26 | 0.22 | 0.18 | 0.14 |
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