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如图,是为了检测某种防护罩承受冲击能力的装置, M 为半径为R =1.0m ,固定于竖直平面内的1/4 光滑圆弧轨道, 轨道上端切线水平, N 为待检验的固定曲面,该曲面在竖直面内的截面为半径r=
m的1/4圆弧,圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点,M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪,可发射速度不同的质量m = 0.1kg的小钢珠
,假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点,水平飞出后落到N的某一点上,取g=10m/
,求:
(1)发射该钢珠前,弹簧的弹性势能E
多大?
(2) 钢珠落到圆弧N上时的速度大小v
是多少?
(结果保留两位有效数字.
=13)
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某同学在资料上发现弹簧振子的周期公式为
,弹簧的弹性势能公式为
(
为弹簧的劲度系数,是未知量,m为振子质量,x为弹簧的形变量)为了验证弹簧的弹性势能公式,他设计了如图所示的实验装置:轻弹簧的一端固定在水平光滑木板一端,另一端连接一个质量为M的滑块,每当滑块挡住从光源A发出的细光束时,传感器B因接受不到光线就产生一个电信号,输入电脑后经电脑自动处理就能形成一个脉冲电压波形,开始时滑块静止在平衡位置恰好能挡住细光束. 在木板的另一端有一个弹簧枪,发射出质量为m,速度为
的一个弹丸,弹丸击中滑块后在极短时间内相对静止且随滑块一起做简谐振动.
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①系统在振动过程中,所具有的最大动能Ek= .
②系统振动过程中,在电脑上所形成的脉冲电压波形如图乙所示,由图可知该系统的振动周期大小为T .
③如果再测出滑块振动的振幅A,利用资料上提供的两个公式,结合实验中给出的已知条件求出系统振动过程中弹簧的最大弹性势能EP= .
通过本实验,根据机械能守恒,如果发现EK=EP,即验证了弹簧的弹性势能公式的正确性.
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