题目内容

如图A-8所示，劲度系数为k2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一质量为m的物块，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起，要想使物块静止时，下面弹簧承受物重的2/3，应将上面弹簧的上端A竖直向上提升多大的距离？


【试题分析】

如图1所示，根据胡克定律，末状态时，弹簧k2的弹力为
F2′=2mg/3①
初状态时，弹簧k2的弹力为F2=mg②
设弹簧k2的长度改变量为Δx2，则由胡克定律可知kΔx2=F2-F2′③
联立①②③式可得Δx2=
末状态时，弹簧k1的弹力为F1′.
对物块受力分析可得F1′+F2′=mg④
联立①④可得F1′=mg/3⑤
又因为，初状态时，弹簧k1的弹力为零，设弹簧的长度改变量为Δx1，则由胡克定律可知kΔx1=F1′⑥
联立⑤⑥可得Δx=，故A端应提升的距离为Δx1+Δx2=.

练习册系列答案
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（1）图1是某同学在做研究匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
①已知打点计时器电源频率为50Hz，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图1中读出A、B两点间距s=
0.70
0.70
；C点对应的速度是
0.100
0.100
 （计算结果保留三位有效数字）．
②如果当时电网中交变电流的频率实际是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比
偏小
偏小
（选填：偏大、偏小或不变）．
（2）某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验时，设计了如图2甲所示的实验装置．所用的钩码的质量都是30g．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=10m/s2）
砝码质量M（g） 0 30 60 90 120 150
弹簧总长L（cm） 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
①试根据这些实验数据，在图2乙所示的坐标纸上作出砝码质量M与弹簧总长度L之间的函数关系图线．
②上一问所得图线的物理意义是：
图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．
图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．

③该弹簧劲度系数k=
25.9
25.9
 N/m．（结果保留两位有效数字）
如图a所示，轻质弹簧原长为35cm，沿水平方向用其拉着一个质量为5kg的物体在水平面上匀速运动，此时弹簧长度为40cm，当将该物体用弹簧拖着沿倾角为37°的固定斜面匀速上滑时（如图b b所示），弹簧长度为45cm，拉力方向与斜面平行．已知物体与水平面和斜面间的动摩擦因数相同，求弹簧的劲度系数k及物体与斜面间的动摩擦因数μ．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
Ⅰ．气垫导轨工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，故滑块运动时受到的阻力大大减小，可以忽略不计．为了探究做功与物体动能之间的关系，在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块，滑块的一端与轻弹簧相接，弹簧另一端固定在气垫导轨的一端，将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置（如图1），使弹簧处于自然状态时，滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置，与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间．实验步骤如下：精英家教网
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d；
②在气垫导轨上适当位置标记一点A（图中未标出，AP间距离远大于d），将滑块从A点由静止释放．由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t；
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度V；
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③，记录弹簧劲度系数及相应的速度V，如下表所示：
弹簧劲度系数 k 2k 3k 4k 5k 6k
V （m/s） 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 （m2/s2） 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 （m3/s3） 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
（1）测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示，读得d=
 
m；
（2）用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式V=
 
；
（3）已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中，弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比，根据表中记录的数据，可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度V的关系是
 
．
Ⅱ．现已离不开电视、手机等电子产品，但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水，这些废水是否达标也引起了人们的关注．某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率，以判断废水是否达到排放标准（一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m）．图甲为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板（电阻极小），其余四面由绝缘材料制成，容器内部长a=40cm，宽b=20cm，高c=10cm．他将水样注满容器后，进行以下操作：精英家教网
（1）他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时，表盘上指针如图乙中所示，则所测水样的电阻约为
 
Ω．
（2）他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻：
A．电流表（量程5mA，电阻RA=800Ω）
B．电压表（量程15V，电阻RV约为10.0kΩ）
C．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
D．电源（12V，内阻约10Ω）
E．开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接．
（3）正确连接电路后，这位同学闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，重复上述测量得出一系列数据如下表所示，请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线．
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
（4）由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
 
Ω?m．据此可知，所测水样在电阻率这一指标上
 
（选填“达标”或“不达标”）．

如图B-8所示，质量可以不计的弹簧ab原长为l=35cm，b端与斜面上重量G=50N的物体相连，斜面倾角为θ=30°，用手拉弹簧的a端，使弹簧与斜面平行，物体、弹簧一起匀速下滑时，弹簧长度为l1=40cm；用手拉弹簧的a端，使物体匀速沿斜面向上运动时，弹簧长度为l2=50cm.求：
（1）弹簧的劲度系数多大？
（2）物体与斜面之间的动摩擦因数多大？

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