如图，磁铁A、B的同名磁极相对放置，置于水平气垫导轨上。A固定于导轨左端，B的质量m=0.5kg，可在导轨上无摩擦滑动。将B在A附近某一位置由静止释放，由

题文

如图（a），磁铁A、B的同名磁极相对放置，置于水平气垫导轨上。A固定于导轨左端，B的质量m=0.5kg，可在导轨上无摩擦滑动。将B在A附近某一位置由静止释放，由于能量守恒，可通过测量B在不同位置处的速度，得到B的势能随位置x的变化规律，见图（c）中曲线I。若将导轨右端抬高，使其与水平桌面成一定角度θ[如图（b）所示]，则B的总势能曲线如图（c）中II所示（设B在x=0处时重力势能为零）。在图（b）的情况下，若将B放在x=15.0cm处，则B在该位置时的重力势能为­­________J, 气垫导轨的倾角θ为­­________；若将B在x=15.0cm处静止释放，则它能达到的最大速度为________ m/s，此时B受到的磁场力为________ N。（计算时取g=10m/s²）

题型：未知 难度：其他题型

答案

0.60（2分），53.1°（2分），0.85（±0.01）（2分），4.0（2分）

解析

分析：根据曲线I读出在x=15.0cm处的势能是0.1J，根据曲线II读出在x=15.0cm处的总势能是0.7J，运用能量守恒求出B在该位置时的重力势．
根据重力势能的定义求出倾角θ．
根据功能关系可知，当势能最小时，动能最大．由图得出释放时的势能便是整个运动过程中的总能量，根据能量转化与守恒可知势能最小时动能最大，据此可求得最大速度．
解：根据曲线I读出在x=15.0cm处的势能是0.1J，根据曲线II读出在x=15.0cm处的总势能是0.7J，
运用能量守恒得
x=15.0cm处，则B在该位置时的重力势能为0.7J-0.1J=0.6J
根据重力势能的定义E_p=mgh
所以h=0.12m
所以sinθ=

，即θ=53.1°
由图读得释放处（x=15.0cm处）势能E_p=0.70J，此即B的总能量．由于运动中总能量守恒，
因此在势能最小处动能最大，由图象得最小势能为0.5J，
则最大动能为E_km=0.7-0.52=0.18J
最大速度为vm=

=0.85（m/s）
最大速度位置B的加速度为零，所以B受到的磁场力为mgsinθ=4.0N．
故答案为：0.6，53.1°，0.85（±0.01），4.0．

考点

据考高分专家说，试题“如图（a），磁铁A、B的同名磁极相对放置.....”主要考查你对 [实验：探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系：
实验目的：
1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理：
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。



2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材：
轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。
实验步骤：
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直；



2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L₀；
3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L_l；
4、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L₂、L₃、L₄……，并将所得数据记录在表格中；
5、用x_n＝L_n－L₀计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。



数据处理：
1、建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；
2、标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；
3、描点：描点时要留下痕迹；
4、连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；
5、根据图象做出结论。