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弹簧在不受作用力时所具有的长度称为自然长度,记为l;弹簧受到拉力作用后会伸长,受...

manfen5.com 满分网弹簧在不受作用力时所具有的长度称为自然长度,记为l;弹簧受到拉力作用后会伸长,受到压力作用后会缩短,如果受力作用时的长度称为实际长度,记为l;而l与l之差的绝对值称为形变量,记为x;x=|l-l|.有一弹簧振子如图所示,放在光滑的水平面上,弹簧处于自然长度时M静止在O位置,一质量为m=20g的子弹,以一定的初速度v射入质量为M=1980g的物块中,并留在其中一起压缩弹簧.振子在振动的整个过程中,弹簧的弹性势能随弹簧的形变量变化的关系如图所示.则:
(1)根据图线可以看出,M被子弹击中后将在O点附近哪一区间运动?
(2)子弹的初速度v为多大?
(3)当M运动到O点左边离O点2cm的A点处时,速度u多大?
(4)现若水平面粗糙,上述子弹击中M后同样从O点运动到A点时,振子的速度变为3m/s,则M从开始运动到运动到A点的过程中,地面的摩擦力对M做了多少功?弹簧的弹力对M做了多少功?
(1)从图中可以看出当x=4cm时,弹簧的弹性势能最大,此时速度为0,即可求得M被子弹击中后将在O点附近哪一区间运动; (2)子弹和物块一起压缩弹簧的过程中系统机械能守恒,求出刚射入时的共同速度,子弹射入物块时间极短,瞬间子弹、物块组成的系统动量守恒,根据动量守恒即可求解; (3)从图线可以看出:M运动到O点左边2cm处时的弹性势力能为EP=4J,子弹和物块一起压缩弹簧的过程中根据系统机械能守恒求出速度; (4)根据功能关系及动能定理即可求解. 【解析】 (1)从图中可以看出当x=4cm时,弹簧的弹性势能最大,此时速度为0,所以O点的左边4cm-O点的右边4cm的范围内运动. (2)子弹和物块一起压缩弹簧的过程中系统机械能守恒,故系统的机械能为Ekm=Epm=16J 则可求出子弹射入物块后两者的共同速度v为:,v=4 m/s 子弹射入物块时间极短,瞬间子弹、物块组成的系统动量守恒,则mv=(m+M)v v=400 m/s (3)从图线可以看出:M运动到O点左边2cm处时,形变量x=2 cm,此时弹性势力能为EP=4J,子弹和物块一起压缩弹簧的过程中系统机械能守恒, 故有:Ekm=Epm=Ek+EP, 解得:u=2m/s (4)设地面的摩擦力对M做的功记为Wf,M从开始运动到A点,根据功和能的关系有:=-3J 设弹簧的弹力对M做的功记为Wk,M从开始运动到A点,根据动能定理有:,Wk=-4J 答:(1)根据图线可以看出,M被子弹击中后将在O点的左边4cm至O点的右边4cm的范围内运动; (2)子弹的初速度v为400 m/s; (3)当M运动到O点左边离O点2cm的A点处时,速度u为2m/s; (4)地面的摩擦力对M做的功为-3J,弹簧的弹力对M做的功为-4J.
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考点分析:
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A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω);
电压表:V1(量程5V,内阻约5kΩ);
V2(量程15V,内阻15kΩ);
滑动变阻器:R1(阻值范围0~10Ω);
R2(阻值范围0~2kΩ);
电源:E1(电动势为1.5V,内阻约为0.2Ω);
E2(电动势为4V,内阻约为0.04Ω)为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表______,电压表______,滑动变阻器______,电源______(填器材的符号)
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A.作用在金属棒上各个力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
B.作用在金属棒上各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和
C.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
D.恒力F与安培力的合力所做的功等于零
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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