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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1...

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,g10N/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。

 

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  
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阅读以下材料,回答问题。

伦敦奥运会期间,一种环保混合动力汽车穿梭于各场馆之间,混合动力汽车启动时,内燃机并不工作,蓄电池通过某种方式向车轮输送能量;当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输送能量,也可以同时给蓄电池充电;当车辆需要全力加速时,内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量。

测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h,观察仪表盘,发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油 4.475kg,车速为50km/h,蓄电池组储存的能量由最大值的60%增加到80%,蓄电池组储存的能量的最大值为1.08×108J。从汽车使用技术手册中,测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×107J/kg,汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。

1)内燃机工作时,做功冲程是将_____能转化为机械能。蓄电池在充电时相当于_____(选填“电源”或“用电器”)。

2)根据图像,该车在测试过程中受到的阻力为____N

3)该车在测试过程中内燃机的牵引力所做的功是____J

 

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在“探究影响动能大小的因素”实验中,如图abc所示,让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下,小球撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置.

(1)小球动能是由____(填某种能量)转化来的.

(2)实验中通过____反映小球动能的大小.

(3)比较____两图进行的实验,可以探究小球

的动能与速度的关系

(4)比较ab两图进行的实验,可以得到小球

的动能随质量增大而_______

 

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小华用图示装置探究滑轮组的机械效率,实验数据记录如下:

次数

物重G/N

物体上升高度h/m

拉力F/N

机械效率η

1

2

0.10

1.0

66.7%

2

3

0.10

1.4

71.4%

3

6

0.10

2.5

 

 

(1)实验中应竖直向上_____拉动弹簧测力计,绳端移动距离为_____m.

(2)第3次实验的机械效率为_____%.

(3)分析数据可知,提高同一滑轮组的机械效率,可以采取的措施是_____;小华所用动滑轮的重一定小于_____N.

 

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已知煤油热值是4.2×107J/kg,若煤油完全燃烧放热有80%被水吸收,在一标准大气压下将温度为20℃,质量为1000g水烧开,求:

1)水吸收的热量?[水的比热容为4.2×103 J/kg·℃]

2)要燃烧多少kg煤油?

 

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为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上,工人搭建了图所示的斜面,斜面长12m、高6m,工人沿斜面方向施加400N的拉力匀速将重物也成功运送到楼顶。

1)该过程中斜面的机械效率为?

2)斜面的摩擦力大小为?

 

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