题目内容

【题目】如图甲所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端叠放两个质量均为M的物体A、B(B物体与弹簧连接,A、B两物体均可视为质点),弹簧的劲度系数为k,初始时物体处于静止状态,现用竖直向上的拉力F用在物体A上,使物体A开始向上做加速度为a的匀加速运动,测得两个物体的v﹣t图象如图乙所示(重力加速度为g),则( )

A.施加外力前,弹簧的形变量为
B.外力施加的瞬间,AB间的弹力大小为M(g+a)
C.AB在t1时刻分离,此时弹簧弹力等于物体B的重力
D.上升过程中,物体B速度最大,AB两者的距离为

【答案】A,D
【解析】解:A、施加F前,物体AB整体平衡,根据平衡条件,有:2Mg=kx

解得:x=2 ,A符合题意.

B、施加外力F的瞬间,对B物体,根据牛顿第二定律,有:

F弹﹣Mg﹣FAB=Ma

其中:F弹=2Mg

解得:FAB=M(g﹣a),B不符合题意.

C、物体A、B在t1时刻分离,此时A、B具有共同的v与a且FAB=0;

对B:F弹′﹣Mg=Ma

解得:F弹′=M(g+a),C不符合题意

D、当物体B的加速度为零时,此时速度最大,则Mg=kx′,解得:x ,故B上升的高度h′= ,此时A物体上升的高度: ,故此时两者间的距离为△h= ,D符合题意

所以答案是:AD
【考点精析】根据题目的已知条件,利用匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.

练习册系列答案
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【题目】某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”,实验装置如图所示,实验过程如下(“+、-”表示速度方向):

实验1 使m1=m2=0.25 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后两个滑块分开.数据如表1.

表1

碰前

碰后

滑块m1

滑块m2

滑块m1

滑块m2

速度v/(m·s-1)

+0.110

0

0

+0.108

根据这个实验可推知,在实验误差允许的范围内:

(1)碰前物体的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后物体的速度;

(2)碰前物体的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后物体的动能;

(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv________(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv.

实验2 使m1=m2=0.25 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后m1、m2一起运动.数据如表2.

表2

碰前

碰后

滑块m1

滑块m2

滑块m1

滑块m2

速度v/(m·s-1)

+0.140

0

+0.069

+0.069

根据这个实验可推知

(1)碰前物体的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后物体速度的矢量和;

(2)碰前物体的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后物体动能的和;

(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv________(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和.

实验3 使2m1=m2=0.5 kg,让运动的m1碰静止的m2,碰后m1、m2分开.数据如表3.

表3

碰前

碰后

滑块m1

滑块m2

滑块m1

滑块m2

速度v/(m·s-1)

+0.120

0

-0.024

+0.070

根据实验数据可推知,在误差允许范围内:

(1)碰前物体的速度________(填“等于”或“不等于”)碰后物体速度的矢量和;

(2)碰前物体的动能________(填“等于”或“不等于”)碰后物体动能的和;

(3)碰前物体的质量m与速度v的乘积mv________(填“等于”或“不等于”)碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和.

还进行了其他情景的实验,最终在实验中发现的“不变量”是________.

(4)在“探究碰撞中的不变量”实验中,关于实验结论的说明,正确的是________.

A.只需找到一种情景的“不变量”即可,结论对其他情景也同样适用

B.只找到一种情景的“不变量”还不够,其他情景未必适用

C.实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变

D.进行有限次实验找到的“不变量”,具有偶然性,结论还需要检验

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