题目内容

【题目】小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力,g取10N/kg):

让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙),小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中,得到小球的速度和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm,并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。

(1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球动能的变化情况是_________,小球机械能的变化情况是______________。

(2)实验中所用小球的质量为_____kg,全过程中,弹簧中弹力的最大值为_____N。

(3)由图可知,当弹簧的压缩量最大时,小球的速度为0,此时,小球处于______态(选填“平衡”或“非平衡”)。

(4)已知物体的重力势能表达式为EP=mgh,动能表达式为:;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。若本题中弹簧的原长为1m,则本题的小球是从距离地面________m的位置下落的。

【答案】先增加后减小 不变 0.1 6.1 非平衡 2.25

【解析】

(1)[1][2]小球刚接触弹簧时,弹簧发生形变,产生弹力,此时小球的重力大于弹力,小球做加速运动,这一过程小球动能增大,随着弹簧的形变程度越来越大,弹力增加,当弹力等于小球重力时,小球所受合力为0,小球停止加速,此时速度最大,动能最大,下一时刻,小球由于惯性继续向下运动,弹力大于球的重力,小球做减速运动,动能减小,弹性势能增加,最低点时,小球的动能为0,重力势能最小,弹性势能最大。故小球动能的变化情况是先增大后减小,小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能,机械能守恒,机械能不变。

(2)[3]弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm,由丁图可知速度最大时,弹簧的弹力和重力相等,此时弹簧缩短了0.1m,合10cm则此时受到弹力

F=10×0.1N=1N

由得出小球的质量

[4]小球在最低点时,弹簧的弹力最大,由丁图知此时弹簧被压缩0.61m,合61cm则弹力最大为

(3)[5]小球在最低点时,受到竖直向下的重力,竖直向上的弹力,此时弹力大于重力,小球受力不平衡,处于非平衡状态。

(4)[6]由能量守恒定律可知,小球从最高处下落,到小球刚接触弹簧,弹簧还未发生形变那一刻,不考虑空气阻力时,机械能守恒,即

由丁图可知此时小球速度为5.0m/s,代入式中有

弹簧原长1m,所以小球距离底面的高度

练习册系列答案
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(1)甲方案:如图甲,将电阻丝a、b、c、d分别接在M、N之间,测出电路中的电流,电流表的示数越大,表示接入的电阻丝阻值越___________(选填“大”或“小”);乙方案:如图乙所示,将电阻丝a、b、c、d串联在电路中,用电压表分别测出它们两端的电压。电压表的示数越大,表示被测的电阻丝阻值越_________(选填“大”或“小”);

(2)增加一把刻度尺,探究电阻大小与长度是否成正比。选择上述方案中的甲方案,具体做法:选用两电阻丝________(填电阻丝的字母),分别接入电路中,在电压一定时,分别测量出通过这根两电阻丝的_____,用刻度尺测量出两电阻丝的长度,分析出电阻与长度的关系;

(3)同组的小融提出,还可以用如图丙所示的方法来研究电阻与长度的关系,将整条电阻丝a接入电路,将夹子从电阻丝的A端逐渐滑向B端时,发现电流表示数遂渐增大,说明其他条件一定时,电阻丝越短,电阻越 _________(选填“大“或“小”);小侨又补充到,还可以在原电路中串联接入灯泡,一方面灯泡亮度可以反映电流大小,另一方面,灯泡还可以起到________的作用,用灯泡亮度或者电流表示数来反映电阻大小的科学研究方法叫做________;

(4)接下来,小融和小侨又做了如下实验:将整条电阻丝a接入电路后,闭合开关,然后用大功率吹风机对电阻丝吹一段时间热风,发现电流表示数逐渐减小,说明温度升高、电阻___________(选填“变大”或“变小”)。

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