- 相互作用
- 共34453题
为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出.(g=9.8m/s2)
(1)作出m-L的关系图线;
(2)弹簧的劲度系数为______ N/m(结果保留三位有效数字).
正确答案
解:(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上.可以判定m和L间是一次函数关系.画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧.如图所示
(2)根据图象的斜率可以求得弹簧的劲度系数:
△mg=k△l,
得:k=g=
×9.8N/m=0.261N/m
故答案为:
(1)如图所示.
(2)0.261.
解析
解:(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上.可以判定m和L间是一次函数关系.画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀地分布在直线两侧.如图所示
(2)根据图象的斜率可以求得弹簧的劲度系数:
△mg=k△l,
得:k=g=
×9.8N/m=0.261N/m
故答案为:
(1)如图所示.
(2)0.261.
如图两木块质量分别为m1和m2,两轻质弹簧劲度系数分别为k1和k2,整个系统处于平衡状态(弹簧k2与地面不拴接,其它接触处均为栓接),现用拉力F缓慢的向上提木块m1,直到下面的弹簧刚好离开地面,在这个过程中拉力F移动的距离为______.
正确答案
解:对m1与m2整体分析,在初始状态 (m1+m2)g=k2x2
故m2上升的距离为:x2=;
初始状态的m1,根据胡克定律,有:k1x1=m1g,故x1=
末状态时的m2,根据胡克定律,有:k1x1′=m2g;
,故x1′=;
所以F上升的距离为:h=x1+x1′+x2=
故答案为:.
解析
解:对m1与m2整体分析,在初始状态 (m1+m2)g=k2x2
故m2上升的距离为:x2=;
初始状态的m1,根据胡克定律,有:k1x1=m1g,故x1=
末状态时的m2,根据胡克定律,有:k1x1′=m2g;
,故x1′=;
所以F上升的距离为:h=x1+x1′+x2=
故答案为:.
在升降机的顶棚悬挂着一根轻质弹簧,小明在升降机内观察该弹簧的长度变化.当升降机保持静止时,他在弹簧的下端挂上一个重物后,弹簧的长度由原来的30cm伸长到34cm.(在弹性限度内).此后,在升降机沿竖直方向运动的某一段时间内,他发现弹簧的长度变为32cm,请你帮助他分析此时升降机可能的运动情况.(取g=10m/s2)
正确答案
解:静止时,由胡克定律可知弹力F=kx,
由平衡条件可知:
mg=k(0.34-0.30)=0.04k
当弹簧长度变为32时,形变量△x=0.32-0.30=0.02m;
此时弹簧的弹力F′=mg;方向向上;
此时物体受合力为F合=mg-F′=mg;
由牛顿第二定律可知,物体的加速度a=,方向竖直向下;
故物体可以向下做加速度为匀加速运动,也要以向上做加速度为
的减速运动;
答:物体可以向下做加速度为匀加速运动,也要以向上做加速度为
的减速运动.
解析
解:静止时,由胡克定律可知弹力F=kx,
由平衡条件可知:
mg=k(0.34-0.30)=0.04k
当弹簧长度变为32时,形变量△x=0.32-0.30=0.02m;
此时弹簧的弹力F′=mg;方向向上;
此时物体受合力为F合=mg-F′=mg;
由牛顿第二定律可知,物体的加速度a=,方向竖直向下;
故物体可以向下做加速度为匀加速运动,也要以向上做加速度为
的减速运动;
答:物体可以向下做加速度为匀加速运动,也要以向上做加速度为
的减速运动.
如图所示的弹簧振子.弹簧的劲度系数为k.当弹簧伸长了x时,弹簧对小球的弹力大小为( )
正确答案
解析
解:根据胡克定律得:当弹簧伸长了x时弹簧的弹力为F=kx,即小球对弹簧的拉力大小为F=kx
根据牛顿第三定律得知:弹簧对小球的弹力F′=F=kx
故选:C
如图所示,P、Q两物块质量均为m,用轻弹簧相连,竖直放置在水平面上,处于静止状态.现对P施加竖直向上的拉力F,P缓慢上升h时Q对水平面的压力恰好为零.则弹簧的劲度系数为______.
正确答案
解析
解:开始弹簧处于压缩,隔离对P分析,弹簧的弹力F=mg,隔离对Q分析,因为Q对水平面的压力为零,则弹簧处于伸长,弹力F′=mg,
因为弹簧弹力相等,知弹簧的伸长量和压缩量相等,可知开始时弹簧的压缩量,
根据胡克定律得,k=.
故答案为:.
阅读下列内容,回答1-3题问题
蹦极运动是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志.如图为蹦极运动的示意图.弹性绳的一端固定在O点,另一端和运动员相连.假设弹性绳索长20m,劲度系数为1000N/m,质量为60kg的运动员从距离地面45m的高台站立着从O点自由下落,到B点时弹性绳自然伸直,到C点时运动员的加速度为零,D为运动的最低点,然后弹起.运动员可视为质点,整个过程中忽略空气阻力.(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:由题意可知,C点是平衡位置,即重力等于绳子的弹力,
根据胡克定律,则有:△x==
=0.6m
而绳子的长度为l=20m;
因此C点与O点的距离在d=l+△x=20+0.6=20.6m;故ABC错误,D正确.
故选:D.
在光滑水平桌面上的一根轻质弹簧,在弹性限度内,对其施加12N的拉力时弹簧长度为20cm,对其施加8N的压力时弹簧长度为15cm,试求
(1)该弹簧的自然长度和它的劲度系数.
(2)用两个这种弹簧互成60°角度拉某一结点,量得两弹簧长度都为18cm,则求两弹簧的合力的大小?
正确答案
解:(1)设弹簧的原长为L0,劲度系数为K
12=K(0.2-L0) ①
8=K(L0-0.15)②
①②解出 K=400N/m
L0=17cm
(2)根据胡克定律F=k•△x得F=400×(0.18-0.17)=4N
由力的合成法则得:F合=2Fcos30°=2×4×=4
N
答:(1)该弹簧的自然长度17cm和它的劲度系数400N/m
(2)两弹簧的合力的大小为:4N
解析
解:(1)设弹簧的原长为L0,劲度系数为K
12=K(0.2-L0) ①
8=K(L0-0.15)②
①②解出 K=400N/m
L0=17cm
(2)根据胡克定律F=k•△x得F=400×(0.18-0.17)=4N
由力的合成法则得:F合=2Fcos30°=2×4×=4
N
答:(1)该弹簧的自然长度17cm和它的劲度系数400N/m
(2)两弹簧的合力的大小为:4N
一劲度系数k=400N/m的轻弹簧直立在地面上,弹簧的上端与盒子A连接在一起,盒子内装有物体B,B的下表面恰与盒子接触,如图所示.已知A和B的质量mA=mB=1kg,g=10m/s2,不计阻力,先将A向上抬高使弹簧伸长5cm 后从静止释放,A和B一起做上下方向的简谐运动.试求:
(1)A的振幅.
(2)A、B处于最高点时的加速度大小.
(3)A、B处于最低点时A对B的作用力大小.
正确答案
解:(1)振子在平衡位置时,所受合力为零,设此时弹簧被压缩△x.(mA+mB)g=k△x,
代入数据解得△x=0.05m=5cm
开始释放时振子处在最大位移处,故振幅A为:A=5cm+5cm=10cm.
(2)当A、B位于最高点时,A、B的加速度大小为:
a==20 m/s2,方向竖直向下.
(3)当A、B位于最低点时,由简谐运动的对称性知加速度大小也为a=20 m/s2,方向竖直向上
对于B有:FN2-mBg=mBa.
解得:A对B的弹力FN2=30 N,方向竖直向上.
答:(1)A的振幅10cm.
(2)A、B处于最高点时的加速度大小20 m/s2.
(3)A、B处于最低点时A对B的作用力大小30N.
解析
解:(1)振子在平衡位置时,所受合力为零,设此时弹簧被压缩△x.(mA+mB)g=k△x,
代入数据解得△x=0.05m=5cm
开始释放时振子处在最大位移处,故振幅A为:A=5cm+5cm=10cm.
(2)当A、B位于最高点时,A、B的加速度大小为:
a==20 m/s2,方向竖直向下.
(3)当A、B位于最低点时,由简谐运动的对称性知加速度大小也为a=20 m/s2,方向竖直向上
对于B有:FN2-mBg=mBa.
解得:A对B的弹力FN2=30 N,方向竖直向上.
答:(1)A的振幅10cm.
(2)A、B处于最高点时的加速度大小20 m/s2.
(3)A、B处于最低点时A对B的作用力大小30N.
如图所示,开始时只有乙弹簧发生形变,甲弹簧处于原长,劲度系数k甲=2k乙,当在物体上再叠加上一个同样的物体后,那么两弹簧的情况是( )
正确答案
解析
解:ABC、原来物体受力平衡,弹簧甲的弹力为零,弹簧乙的弹力为mg;
假设物体再下降h,弹簧甲和乙的弹力均增加,由于k甲=2k乙,故弹簧甲弹力增加量是弹簧乙弹力增加量的2倍,由于是在物体上再叠加上一个同样的物体,故弹簧甲弹力增加量与弹簧乙弹力增加量之和为mg,故弹簧甲弹力增加量为,弹簧乙弹力增加量为
mg;
故最后弹簧甲的弹力为,弹簧乙的弹力为
,根据牛顿第三定律,乙弹簧将承担
mg的压力,故A错误,B错误,C正确;
D、最后弹簧甲的弹力为,弹簧乙的弹力为
,由于k甲=2k乙,根据胡克定律公式F=kx,故甲伸长量是乙压缩量的
.故D错误;
故选:C
如图,水平地面上质量为m的物体,与地面的动摩擦因数为μ,在劲度系数为k的轻弹簧作用下沿地面做匀速直线运动,弹簧没有超出弹性限度,则( )
正确答案
解析
解:A、物体在水平方向上受弹簧弹力和摩擦力处于平衡,结合胡克定律有:μmg=kx,则弹簧的形变量x=.故A错误,B正确.
C、物体受到的支持力和对地面的压力是一对作用力和反作用力.故C正确.
D、弹簧的弹力与物体所受的摩擦力是一对平衡力.故D错误.
故选:BC.
如图所示是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图,由图可知,弹簧的劲度系数是______N/m.
正确答案
200
解析
解:根据F=kx知,图线的斜率表示劲度系数,则k=.
故答案为:200.
一弹簧测力计原来读数准确,由于更换内部弹簧,外壳上的读数便不能够直接使用.某同学进行了如下测试:不挂重物时,示数为2N;挂上100N重物时,示数为92N.那么示数为20N时,所挂物体实际重为______N.
正确答案
20
解析
解:由胡克定律:F=kx得:
100N=k(92-2)①
设物体所受的实际重力为G
由胡克定律:F=kx得:
G=k(20-2)②
①②联立得:
解得:G=20N,即物体所受的实际重力为20N
故答案为:20N
如图所示,质量为m的质点,与三根相同的螺旋形轻弹簧相连.静止时,弹簧c沿竖直方向,相邻两弹簧间的夹角均为120°.已知弹簧a、b对质点的作用力大小均为F,则弹簧c对质点的作用力大小可能为( )
正确答案
解析
解:(1)对小球受力分析并合成如图:假设ab弹簧是拉力,假设c弹簧是拉力
弹簧a、b对质点的作用力大小均为F,所以合力竖直向上且平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形.
在直角三角形中:cos60°=,
解得:F′=F
由平衡条件得:F=mg+F1
所以:F1=F-mg
①当F=2mg时:F1=mg=2F
②当F>mg时:F1=F-mg 故C正确
③当F<mg时:F1大小为:mg-F;方向竖直向上. 故D正确;
④当F<mg时,FC的方向竖直向上,弹簧C处于压缩状态,弹簧C对小球的弹力大小为FC=mg-F.若F=0.5mg时,F1=F=0.5mg,故A正确
(2)当ab弹簧是弹力时,c弹簧一定是弹力,
ab弹簧的弹力的合力竖直向下大小为F
由平衡条件得:
F1=mg+F 故B正确
故选:ABCD
一根劲度系数为200N/m的弹簧,在受到10N的压力作用时,弹簧的长度为15cm,当不受外力作用时,弹簧的长度为( )
正确答案
解析
解:弹簧受10N的压力后,弹簧压缩量△x=
故弹簧的原长:L=L′+△x=15+5cm=20cm
故四个选项中,只有A正确,其他三个都错误.
故选:A.
一根轻质弹簧,竖直悬挂,原长为10cm.当弹簧下端挂2.0N的重物时,伸长1.0cm;则当弹簧下端挂8.0N的重物时,伸长为( )
正确答案
解析
解:当弹簧下端挂2.0N的重物时,弹簧的拉力F1=2N,弹簧伸长的长度x1=0.01m,根据胡克定律F=kx,得弹簧的劲度系数k==
=200N/m
当弹簧下端挂8.0N的重物时,弹簧的拉力F2=8N,则弹簧伸长的长度为x2==
m=0.04m=4cm.
故选A
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