题目内容
【题目】乒乓球是速度较快的球类运动项目,假设在某次比赛时,乒乓球飞来的速度大小为v,运动员将球以大小为4v的速度反向击回,乒乓球的质量为rn,乒乓球与球拍作用的时间为△t,在运动员击球的过程中,求:
(1)乒乓球动量的变化量.
(2)乒乓球动能的变化量.
(3)乒乓球所受的平均作用力.
【答案】(1)-5mv(2) (3)
【解析】(1)选取初动量方向为正方向,则乒乓球的初动量:P=mv
末动量:P'=-m4v
运动员击球过程中乒乓球动量的变化量:△P=P’-P=-4mv-mv=-5mv;
负号表示动量变化的方向与初动量的方向相反.
(2)乒乓球的初动能Ek=mv2
末动能Ek'=m(4v)2
乒乓球的动能的变化量
△Ek=mv(4v)2-mv2=mv2
(3)由动量定理可知:F△t=△P
乒乓球所受的作用力F=
负号表示乒乓球所受的作用力的方向与初动量的方向相反.
【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,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |
x0 (cm) | 2.04 | 4.06 | 6.06 | 8.05 | 10.03 | 12.01 |
x(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 |
1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(1)将表中数据补充完整:______,________;
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k-n图象______;
(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;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=______N/m.