轻质弹簧一端固定,另一端与放置于水平面上的小物块(可视为质点)相连接。弹簧处于原长时物块位于O点。现将小物块向右拉至A点后由静止释放,小物块将沿水平桌面运动。已知弹簧劲度系数为k,小物块质量为m,OA间距离为L,弹簧弹性势能的表达式为,式中x为弹簧形变量的大小。
14.若小物块与水平桌面间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
①小物块第一次经过O点时的速度大小;
②小物块向左运动过程中距离O点的最远距离以及最终静止时的位置。
15.在我们的生活中常常用到弹簧,有的弹簧很“硬”,有的弹簧很“软”,弹簧的“软硬”程度其实是由弹簧的劲度系数决定的。请你自行选择实验器材设计一个测量弹簧劲度系数的实验,简要说明实验方案及实验原理。
17.如图所示,质量为m的小球(可视为质点)套在倾斜放置的固定光滑杆上,杆与竖直墙面之间的夹角为30°。一根轻质弹簧一端固定于O点,另一端写小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到弹簧水平位置,此时弹簧弹力为mg,小球由静止释放后沿杆下滑,当弹簧到达竖直位置时,小球的速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h。全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内。对于小球的下滑过程,下列说法正确的是( )
12.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力)( )
16.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一橡皮绳相连,橡皮绳的另一端固定在地面上的A点,橡皮绳竖直时处于原长h. 让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零.则在圆环下滑过程中( )
①
②最远距离0.6L;最终静止在O点右侧0.2L处.
①设小物块第一次经过O点时的速度为v,根据功能关系得:
解得:
②设小物块向左运动得最远处在O点左侧的B点,BO之间的距离为xB,小物块由A运动到B的过程中,由功能关系得:
解得:xB=0.6L
此时弹簧弹力为:F=kxB=0.6kL,小物块与地面的最大静摩擦力为:fm=μmg=0.2kL,因此小物块不能停在B点,将继续向右运动,设小物块能静止在O点右侧的C点,C与O的距离为xC,小物块由B点运动到C点的过程中,根据功能关系得:
解得:xC=0.2L,即小物块到达B点后向右运动,再次经过O点,最终静止在O点右侧0.2L处.
功能关系
①设小物块第一次经过O点时的速度为v,根据功能关系求解速度;
②设小物块向左运动得最远处在O点左侧的B点,小物块由A运动到B的过程中,由功能关系求出最远距离,再分析B位置受到的弹力与最大静摩擦力的关系,从而判断物块能否静止在B点,若不能静止,再根据功能关系求解即可.
关键理解物体运动中的能量转化,并通过计算判断当物体运动到最远点时能否静止.
本题考查了功能关系,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理、机械能守恒定律等知识点交汇命题.
见解析
将弹簧悬挂,弹簧下端挂质量不同得物体,稳定后测量弹簧伸长量以及弹簧所受的拉力,再根据胡克定律得到弹簧的劲度系数.
胡克定律
将弹簧悬挂,弹簧下端挂质量不同的物体,稳定后测量弹簧伸长量以及弹簧所受的拉力,再根据胡克定律得到弹簧的劲度系数.
理解胡克定律的原理.
本题考查了胡克定律,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与共点力的平衡条件等知识点交汇命题.