题目内容
【题目】质量为m的物块甲以3m/s的速度在光滑水平面上运动,有一轻弹簧固定于其左端,另一质量也为m的物块乙以4m/s的速度与甲相向运动,如图所示.则( )
A. 甲、乙两物块在弹簧压缩过程中,由于弹力属于内力作用,故系统动量守恒
B. 当两物块相距最近时,甲物块的速率为零
C. 甲物块的速率可能达到5m/s
D. 当甲物块的速率为1m/s时,乙物块的速率可能为2m/s,也可能为0
【答案】AD
【解析】甲、乙两物块(包括弹簧)组成的系统在弹簧压缩过程中,系统所受的合外力为零,系统动量守恒,故A正确;当两物块相距最近时速度相同,取碰撞前乙的速度方向为正方向,设共同速率为v,根据动量守恒定律得到mv乙-mv甲=2mv,解得v=0.5m/s.故B错误.若物块甲的速率达到5m/s,方向与原来相同,则:mv乙-mv甲=-mv甲′+m乙v乙′,代入数据解得:v乙′=6m/s.
两个物体的速率都增大,动能都增大,违反了能量守恒定律.若物块甲的速率达到5m/s,方向与原来相反,则:mv乙-mv甲=mv甲′+m乙v乙′,代入数据解得:v乙′=-5m/s,当碰撞后,乙的动能不变,甲的动能增加,系统总动能增加,违反了能量守恒定律.所以物块甲的速率不可能达到5m/s,故C错误.甲、乙组成的系统动量守恒,若物块甲的速率为1m/s,方向与原来相同,由动量守恒定律得:mv乙-mv甲=-mv甲′+m乙v乙′,代入数据解得:v乙′=2m/s;若物块甲的速率为1m/s,方向与原来相反,由动量守恒定律得:mv乙-mv甲=mv甲′+m乙v乙′,代入数据解得:v乙′=0,故D正确.故选AD.
【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0.100 kg的砝码时,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,重力加速度取9.80 m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.
(1)将表中数据补充完整:①________;②________.
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 |
(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(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.
图(b)
(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点.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;