（2007?深圳二模）彈性勢(shì)能是發(fā)生形變的物體所具有的能量．彈性勢(shì)能跟形變的大小有關(guān)，例如彈簧的彈性勢(shì)能跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度（即形變量）有關(guān)，形變量越大，恢復(fù)原狀時(shí)對(duì)外做的功越多，彈簧的彈性勢(shì)能就越大．彈性勢(shì)能跟形變量之間應(yīng)該是怎樣的定量關(guān)系呢？甲和乙兩位同學(xué)為了解決這個(gè)問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了探究彈簧壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能與壓縮量之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．以下是兩位同學(xué)經(jīng)歷的一些實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，請(qǐng)你根據(jù)題目要求回答問(wèn)題．
（1）甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)前提出了如下猜想：動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)具有的能量，動(dòng)能的大小與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，且跟運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比，彈性勢(shì)能是物體發(fā)生形變具有的能量，彈性勢(shì)能的大小與形變有關(guān)，由此可以猜想彈性勢(shì)能的大小也應(yīng)該是跟形變量的平方成正比的關(guān)系．乙同學(xué)根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)用圖象法從理論上證實(shí)了甲同學(xué)的猜想，他所用到的物理知識(shí)是：①?gòu)椈砂l(fā)生形變時(shí)彈力與形變量的關(guān)系F=kx，②克服彈簧的彈力所做的功等于彈簧彈性勢(shì)能的增加．請(qǐng)你完成甲同學(xué)的證明過(guò)程．
（2）兩位同學(xué)為了用實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)他們的猜想，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸．當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，小鋼球恰好在桌子邊緣．讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s．為了完成實(shí)驗(yàn)，還需下列哪些器材？
A．秒表    B．刻度尺   C．白紙
D．復(fù)寫(xiě)紙  E．小球  F．游標(biāo)卡尺
答：

BCD

BCD

．
（3）如果在實(shí)驗(yàn)中，得到彈簧壓縮量x和小球離開(kāi)桌面后的水平位移s的一些數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4
x/cm	2.00	3.00	4.00	5.00
s/cm	10.20	15.14	20.10	25.30

從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？再結(jié)合你學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，能否推斷出彈簧壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能E_P與壓縮量x的平方成正比的關(guān)系？（要求寫(xiě)出分析過(guò)程）．

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（2009?深圳一模）在光滑水平面上有兩個(gè)小木塊A和B，其質(zhì)量m_A=1kg、m_B=4kg，它們中間用一根輕質(zhì)彈簧相連．一顆水平飛行的子彈質(zhì)量為m=50g，以V₀=500m/s的速度在極短時(shí)間內(nèi)射穿兩木塊，已知射穿A木塊后子彈的速度變?yōu)樵瓉?lái)的

3

5

，且子彈射穿A木塊損失的動(dòng)能是射穿B木塊損失的動(dòng)能的2倍．求：系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能．

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（2005?深圳一模）如圖所示，長(zhǎng)為2L的板面光滑且不導(dǎo)電的平板小車(chē)C放在光滑水平面上，車(chē)的右端有擋板，車(chē)的質(zhì)量m_C=4m．今在靜止的平板車(chē)的左端放一個(gè)帶電荷量為+q、質(zhì)量為m_A=m的金屬塊A，另將一絕緣小物塊B放在平板車(chē)的中央，物塊B的質(zhì)量m_B=2m．在整個(gè)空間加上一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，金屬塊A由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，A以速度v₀與B發(fā)生碰撞，碰后A以v₀/4的速度反彈回來(lái)，B以一定速度沿平板向右運(yùn)動(dòng)與C車(chē)的擋板相碰．碰后小車(chē)的速度等于碰前物塊B速度的一半．物塊A、B均視為質(zhì)點(diǎn)，A、B相碰時(shí)的相互作用力遠(yuǎn)大于電場(chǎng)力．求：
（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向；
（2）若A第二次和B相碰，判斷是在B與C相碰之前還是相碰之后？
（3）A從第一次與B相碰到第二次與B相碰的這段時(shí)間內(nèi)，電場(chǎng)力對(duì)A做的功．

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一．不定項(xiàng)選擇題

1.BCD  2.B  3.AC  4.BC  5.B  6.A

二．實(shí)驗(yàn)題

1．

設(shè)A物塊碰撞B物塊前后的速度分別為v₁和v₂，碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，

  代入數(shù)據(jù)得：             （4分）

2.①14.45－14.50（4分）， ②C（4分），③1.01－1.02 。（4分）

三．計(jì)算題

1、

解：（1）設(shè)A球與B球碰撞前瞬間的速度為v₀，

由動(dòng)能定理得，                     ①……………………（2分）

解得：                         ② ………………………（2分）

碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒              ③………………（2分）

   機(jī)械能無(wú)損失，有           ④……………（2分）

解得      負(fù)號(hào)表示方向向左  ………………（1分）

      方向向右  ……………………………（1分）            （2）要使m與M第二次迎面碰撞仍發(fā)生在原位置，則必有A球重新回到O處所用的時(shí)間t恰好等于B球的 ………………………………（1分）

    ⑥ …………………………………………………………………（1分）

（n=0 、1 、2 、3 ……）  ⑦ …………………………（2分）

由題意得：                  ⑧ …………………………（1分）

解得：  （n=0 、1 、2 、3 ……） ⑨ ……………（2分）

2．

解：子彈穿過(guò)A時(shí)，子彈與A動(dòng)量守恒，

由動(dòng)量守恒定律： ………………………  ①    3分

而由  得：v1=300m/s

得：   ………………………②

子彈穿過(guò)B時(shí)， 子彈與B動(dòng)量守恒，

由動(dòng)量守恒定律：    ………………………③   3分

又由  …………………④   2分

得：v2=100m/s

由③，④得：   ………………………⑤

子彈穿過(guò)B以后，彈簧開(kāi)始被壓縮，A、B和彈簧所組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

由動(dòng)量守恒定律：   ………………………⑥   3分

由能量關(guān)系：   ……………………⑦  3分

由② ⑤ ⑥ ⑦得：  ………………………⑧    2分

3.

解(1) 與第一次碰撞前，A、B之間的壓力等于A的重力，即…………1分

 A對(duì)B的摩擦力…………………………………………1分

而B(niǎo)與地面間的壓力等于A、B重力之和，即…………1分

        地面對(duì)B的最大靜摩擦力 ……………………………….1分

                  故與第一次碰撞前，B不運(yùn)動(dòng)………………………2分

（2）設(shè)A第一次碰前速度為v，碰后B的速度為v₂

     則由動(dòng)能定理有………………………………………………………………..1分

……………………………………..2分

     碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒…………………………………………………………..1分

有        ………………………………………………..2分

解得………………………………………………….2分

（3）當(dāng)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)， 繼續(xù)向右滑行（）后停止，設(shè)B停止時(shí)，的速度為，則由動(dòng)能定理……………………………………………………………………1分

得……………………………………………………..2分

解得…………………………………………………………………..1分

4．

答案：（1）整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)克服摩擦力做的總功為

W_f＝µmgl（1＋2＋3＋…＋n）＝…………………………..2分

整個(gè)過(guò)程中因碰撞而損失的總動(dòng)能為

……………………………..1分

（2）設(shè)第i次（i≤n－1）碰撞前瞬間，前i個(gè)木塊粘合在一起的速度為v_i，

動(dòng)能為  

與第i＋１個(gè)（i≤n－1）木塊碰撞粘合在一起后瞬間的速度為v_i＇，

由動(dòng)量守恒定律   ………………………………………….2分

則

第i次（i≤n－1）碰撞中損失的動(dòng)能為

…….2分

則第i次（i≤n－1）碰撞中損失的動(dòng)能與碰撞前動(dòng)能之比為

               （i≤n－1）………………………………………………………1分

（3）n＝４時(shí)，共發(fā)生了i＝3次碰撞．

第1次碰前瞬間的速度為，碰撞中動(dòng)量守恒：

第1次碰后瞬間的速度為……………………….3分

第2次碰前瞬間的速度為

碰撞中動(dòng)量守恒：

第2次碰后瞬間的速度為……………………….3分

第3次碰前瞬間的速度為

碰撞中動(dòng)量守恒：

第3次碰后瞬間的速度為………………………...3分

最后滑行到桌邊，速度恰好為零，則……………………….1分

即

整理后得，代入數(shù)據(jù)解得………………………….1分

5.

6．

解：（1）在彈簧彈開(kāi)的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，假設(shè)A運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎�方向，則

                 Mv₁-mv₂=0                      2分

設(shè)從彈開(kāi)到相遇所需時(shí)間為t，則有：

             v₁t+v₂t=2πR                       2分

聯(lián)立以上兩式得：                    2分

所以A球轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ=120°                                 2分

（2）以A、B及彈簧組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在彈簧張開(kāi)的過(guò)程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有                                       2分

             Mv₁-mv₂=0                       2分

解得：                      v₁=2m/s，v₂=4m/s                 2分

所以，小球B在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到光滑軌道的側(cè)壓力是其所需向心力，即：

                         2分

7．

解：（1）A與B第一次碰撞前，A對(duì)B的摩擦力為

                             2分

地面對(duì)B的最大靜摩擦力為

                          2分

        故A與B第一次碰撞前，B不運(yùn)動(dòng)          2分

（2）設(shè)A第一次碰前速度為v，碰后B的速度為v₂，則由動(dòng)能定理有

                     2分

碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒有

                     2分

解得                   2分

8．

(1)設(shè)A與B碰撞前A的速度為 V₁ ，碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，有：

mv₁=(M+m)v  (2分)  代入數(shù)據(jù)解得：v₁=3m/s ( 2分)

（2）對(duì)A，從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至碰撞B之前，根據(jù)動(dòng)能定理，有：（2分） 代入數(shù)據(jù)解得：

9．

（1）設(shè)物體從A滑落至B時(shí)速率為

             (2分)                      

              (1分)                      

        物體與小球相互作用過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)共同速度為

             (2分)                      

             (1分 )                    

   （2）設(shè)二者之間的摩擦力為

        (2分)        

        (2分)       

        得   (1分)                      

  （3）設(shè)物體從EF滑下后與車(chē)達(dá)到相對(duì)靜止，共同速度為v₂相對(duì)車(chē)滑性的距離為S₁，

       車(chē)停后物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，相對(duì)車(chē)滑行距離為S₁

              (1分)                      

      (1分)                

      (2分)                      

      聯(lián)立解得          (1分)