题目内容
【题目】如图所示,质量为M、长为L的木板放置于光滑水平地面上,其右端固定一轻质弹簧。质量为m的物块从木板左端以速度v0滑入木板,物块将弹簧压缩至最短后弹簧又将物块弹回,最终物块恰好回到木板左端,与木板保持相对静止共同运动。不计物块尺寸和弹簧长度,求运动过程中弹簧的最大弹性势能及物块与木板之间的动摩擦因数。
【答案】,
【解析】
当弹簧的压缩量最大时,物块与木板的速度相同,此时弹簧的弹性势能最大,设物块与木板的共同速度为,取向右为正方向,根据动量守恒定律得
从物块滑上木板到弹簧压缩量最大的过程,由能量守恒定律得
当物块恰好回到木板左端,与木板保持相对静止,速度相同,共同速度也为,对整个过程,由能量守恒定律得
联立解得弹簧的最大弹性势能
物块与木板之间的动摩擦因数
【题目】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系,实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧的总圈数为60。
(1)将表中数据补充完整:①______,②______;
(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出-n图像_________;
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0(cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x0(cm) | 2.64 | 5.26 | 7.81 | 10.30 | 12.93 | 15.41 |
n | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
k(N/m) | 163 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点,若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=______N/m。