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【題目】如圖所示,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧的上端固定,下端與小球相連接,小球的質量為m,小球靜止于O點,F(xiàn)將小球拉到O點下方距離為A的位置,由靜止釋放,此后運動過程中始終未超過彈簧的彈性限度。規(guī)定平衡位置處為重力勢能和彈簧彈性勢能的零點。以平衡位置O為坐標原點建立如圖所示的豎直向下的一維坐標系Ox.忽略空氣阻力的影響。

1)從運動與相互作用觀點出發(fā),解決以下問題:

a.求小球處于平衡狀態(tài)時彈簧相對原長的伸長量s;

b.證明小球做簡諧運動;

2)從教科書中我們明白了由vt圖象求直線運動位移的思想和方法;從機械能的學習,我們理解了重力做功的特點并進而引入重力勢能,由此可以得到重力做功與重力勢能變化量之間的關系。圖象法和比較法是研究物理問題的重要方法,請你借鑒此方法,從功與能量的觀點出發(fā),解決以下問題:

a.小球運動過程中,小球相對平衡位置的位移為x時,證明系統(tǒng)具有的重力勢能和彈性勢能的總和Ep的表達式為;

b.求小球在振動過程中,運動到平衡位置O點下方距離為時的動能Ek.并根據(jù)小球運動過程中速度v與相對平衡位置的位移x的關系式,畫出小球運動的全過程中速度隨振動位移變化的vx圖象。

【答案】1a;b.見解析。(2a.見解析。b;

【解析】

1a.對小球,由平衡條件mgks。

b.設小球偏離平衡位置x時的回復力為Fmgks+x)=﹣kx,故小球做簡諧運動。

2a.重力勢能EpG=﹣mgx

以平衡位置處彈性勢能為0,從平衡位置(彈簧伸長量為s)到坐標為x處(彈簧伸長量為s+x),根據(jù)彈簧彈力特點做出Fx圖線如圖,彈簧彈力做功為

x坐標處的彈性勢能為,由彈力做功與彈性勢能變化量的關系可知,即

重力勢能和彈性勢能的總和

b.小球在運動到平衡位置O點下方距離為時的勢能

小球在振幅處的動能為零,依據(jù)能量守恒定律有

可得,

由能量守恒定律,即,也即

整理得:

vx圖是橢圓。

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小明用金屬銣為陰極的光電管觀測光電效應現(xiàn)象,實驗裝置示意圖如圖甲所示.已知普朗克常量h6.63×1034 J·s.

(1)圖甲中電極A為光電管的________(選填陰極陽極”);

(2)實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示,則銣的截止頻率νc____Hz逸出功W0________J;

(3)如果實驗中入射光的頻率ν7.00×1014Hz則產生的光電子的最大初動能Ek________J.

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【題目】如圖,螺線管內有平行于軸線的外加磁場,以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導線框abcd相連,導線框內有一閉合小金屬圓環(huán),圓環(huán)與導線框在同一平面內。當螺線管內的磁感應強度B隨時間按圖所示規(guī)律變化時

A. 0~t1時間內,環(huán)有收縮趨勢

B. t1~t2時間內,環(huán)有擴張趨勢

C. t1~t2時間內,環(huán)內有逆時針方向的感應電流

D. t2~t3時間內,環(huán)內有逆時針方向的感應電流

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,兩根平行長直導線相距2l,通有大小相等、方向相同的恒定電流:a、b、c是導線所在平面內的三點,左側導線與它們的距離分別為、l和3l。關于這三點處的磁感應強度,下列判斷正確的是

A.a處的磁感應強度大小比c處的大

B.b、c兩處的磁感應強度大小相等

C.a、c兩處的磁感應強度方向相同

D.b處的磁感應強度為零

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【題目】如圖所示,勻強磁場的磁感應強度B=0.5T,邊長L=10cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1Ω,在外力的作用下,繞垂直于磁感線的對稱軸OO`勻速轉動,角速度ω=2π rad/s,電阻R=4Ω。求:

(1)寫出流過電阻R的電流的瞬時值表達式;

(2)由圖示位置(線圈平面與磁感線平行)轉過7.25秒時,線圈產生的感應電動勢的值;

(3)由圖示位置轉過300角的過程中,通過電阻R的電量;

(4)電壓表的示數(shù);

(5)線圈轉動一周過程中,外力做的功。

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【題目】下圖為氫原子的能級圖。現(xiàn)有兩束光,a光由圖中躍遷①發(fā)出的光子組成,b光由圖中躍遷②發(fā)出的光子組成,已知a光照射x金屬時剛好能發(fā)生光電效應,則下列說法正確的是

A. x金屬的逸出功為2.86 eV

B. a光的頻率大于b光的頻率

C. 氫原子發(fā)生躍遷①后,原子的能量將減小3.4 eV

D. b光照射x金屬,打出的光電子的最大初動能為10.2 eV

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【題目】一不計電阻的矩形導線框,在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動,產生的正弦交流電如圖甲所示。把該交流電接在圖乙中理想變壓器的ab兩端,Rt為熱敏電阻(溫度升高時,其電阻減。,R為定值電阻,電壓表和電流表均為理想電表。下列說法正確的是

A. t=l.5×10-2 s時刻,線框平面與磁場方向垂直

B. 該交流電電壓的瞬時值表達式為

C. Rt處溫度升高時,Vl表示數(shù)與V2表示數(shù)的比值增大

D. Rt處溫度升高時,V2表示數(shù)與A表示數(shù)的比值不變

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【題目】某滑板愛好者在離地面h = 18m高的平臺上滑行,以某一水平初速度離開A點后落在水平地面上的B點,其水平位移S1 = 3m。著地時由于存在能量損失,著地后速度變?yōu)?/span> v = 4m/s,并以此為初速度沿水平面滑行S2 = 8m后停止。已知人與滑板的總質量m = 70kg,空氣阻力忽略不計,取g = 10m/s2。求:

1)人與滑板在水平地面上滑行時受到的平均阻力的大。

2)人與滑板離開平臺時的水平初速度的大。

3)人與滑板在與水平地面碰撞的過程中損失的機械能。

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【題目】如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照片的一部分,圖中背景方格的邊長均為5cm,如果 g 10m/s2,那么:

1)小球運動中水平分速度的大小是 m/s;

2)小球經過 B 點時速度大小是 m/s

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