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如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端,另一端固定在悬点O处,将弹簧拉至水平位置A处,且弹簧处于自然状态,弹簧的原长0A=0.3m;然后小球由静止释

题文

如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端,另一端固定在悬点O处,将弹簧拉至水平位置A处,且弹簧处于自然状态,弹簧的原长0A=0.3m;然后小球由静止释放,小球到达距O点下方h=0.5m处的B点时速度为VB=2m/s,求
(1)小球从A运动到B的过程中弹簧的弹力做的功和此时弹簧的弹性势能.
(2)求该弹簧的劲度系数.


魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)用动能定理:设弹簧做功 W,则
mgh+W=12mVB2-0
带入后,可得:W=-6J
也就是说弹簧做功-6J,
弹簧的弹力做的功量度弹簧弹性势能的变化,所以此时弹簧的弹性势能为6J.
(2)在B 点,弹簧形变量x=0.5-0.3=0.2m
在B点对小球受力分析,运用牛顿第二定律得
kx-mg=mv2Bh
解得K=180N/m
答:(1)小球从A运动到B的过程中弹簧的弹力做的功是-6J 和此时弹簧的弹性势能是6J.
(2)求该弹簧的劲度系数是180N/m.

解析

12

考点

据考高分专家说,试题“如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质.....”主要考查你对 [弹力的大小、胡克定律 ]考点的理解。

弹力的大小、胡克定律

弹力的大小:

弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。
(1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律:
(2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。

如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端,另一端固定在悬点O处,将弹簧拉至水平位置A处,且弹簧处于自然状态,弹簧的原长0A=0.3m;然后小球由静止释

①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a.由胡克定律F=kx知:k=F/x
b.由F一x图像知:

判定弹力的有无及其方向的方法:


判定弹力的有无及其方向的方法:

如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端,另一端固定在悬点O处,将弹簧拉至水平位置A处,且弹簧处于自然状态,弹簧的原长0A=0.3m;然后小球由静止释



如图所示,质量为m=2kg的小球系在轻质弹簧的一端,另一端固定在悬点O处,将弹簧拉至水平位置A处,且弹簧处于自然状态,弹簧的原长0A=0.3m;然后小球由静止释

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