题目内容

6.如图,直立弹射装置的轻质弹簧顶端原来在O点,O与管口P的距离为2xo,现将一个重力为mg的钢珠置于弹簧顶端,再把弹簧压缩至M点,压缩量为xo.释放弹簧后钢珠被弹出,钢珠运动到P点时的动能为4mgxo,不计一切阻力,下列说法中正确的是(  )
A.弹射过程,弹簧和钢珠组成的系统机械能守恒
B.弹簧恢复原长时,弹簧的弹性势能全部转化钢珠的动能
C.钢珠弹射所到达的最高点距管口P的距离为7xo
D.弹簧被压缩至M点时的弹性势能为7mgxo

分析 A、只有重力作用下,系统机械能守恒;
B、弹簧恢复原长时,钢珠的动能和重力势能都增加;
C、D、根据钢珠运动到P点时的动能和势能,计算出总的机械能,即弹簧被压缩至M点时的弹性势能,然后计算出运动的最高位置距离M的距离,进而求出距离管口P的距离.

解答 解:A、弹射过程中,对弹簧和钢珠组成的系统而言,只受重力作用,故总系统机械能守恒,故A正确;
B、D、弹簧恢复原长时,钢珠的动能增加到4mgxo,且竖直方向上,钢珠位置升高了3x0,即重力势能增加量:△Ep=3mgx0,故弹簧被压缩至M点时的总弹性势能为:E=4mgx0+3mgx0=7mgx0,一部分转化为钢珠的动能,一部分转化为钢珠的重力势能,故B错误,D正确;
C、钢珠到达管口P点时动能为4mgxo,当钢珠达到最大高度时,动能为0,动能转化为重力势能,则上升的最大高度距离管口的距离h满足:mgh=4mgxo,故上升的最大高度距离管口的距离:h=4xo,故C错误;
故选:AD.

点评 本题主要考查只受重力作用下的系统机械能守恒定律,需要选择M位置为参考面,钢珠机械能为0,到P点时弹性势能全转变为钢珠的动能和重力势能,注意机械能守恒中,物体动能和重力势能是相互转化的.

练习册系列答案
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15.甲、乙两位同学在“验证牛顿第二定律”实验中,使用了如图1所示的实验装置.
①实验时他们先调整垫木的位置,使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动,这样做的目的是为了平衡小车运动过程中所受摩擦力.
②此后,甲同学把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂若干配重片.在小车质量一定的情况下,多次改变配重片数量,每改变一次就释放一次小车,利用打点计时器打出记录小车运动情况的多条纸带.图2是其中一条纸带的一部分,O、A、B、C为4个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出.打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上.通过对纸带的测量,可知小车运动过程中的加速度大小为0.50m/s2(保留2位有效数字).
③根据多条纸带的数据,甲同学绘制了小车加速度与小车所受拉力(测量出配重的重力作为小车所受拉力大小)的a-F图象,如图3所示.由图象可知AC.(选填选项前的字母)
A.当小车质量一定时,其加速度与所受合外力成正比
B.当小车所受合外力一定时,其加速度与质量成反比
C.小车的质量约等于0.3kg
D.小车的质量约等于3.3kg
④乙同学在实验时,因配重片数量不足改用5个质量为20g的钩码进行实验.他首先将钩码全部挂上,用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带,并计算出小车运动的加速度;之后每次将悬挂的钩码取下一个并固定在小车上,重复多次实验,且每次实验前均调整垫木的位置,使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动.根据测得的数据,绘制出小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线.关于这一图线下列说法错误的是B.(选填选项前的字母)
A.可由该图线计算出小车和5个钩码质量之和
B.只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时,该图线才是一条直线
C.无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量,该图线都是一条直线.

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