题文
为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ(设μ为定值),某同学经查阅资料知道:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复原长过程中,弹力所做的功为12kx2.于是他设计了下述实验:
第一步:如图所示,将弹簧的一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩,松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止;
第二步:将滑块挂在竖直放置的弹簧下,弹簧伸长后保持静止状态.
回答下列问题:
(1)对于松手后滑块在水平桌面上滑动过程中有关物理量的描述,下列说法正确的是______
A.当弹簧恢复原长时,滑块的加速度达最大值
B.当弹簧恢复原长时,滑块的速度达最大值
C.滑块的加速度先增大后减小,然后保持不变
D.滑块的加速度先减小后增大,然后保持不变
(2)你认为该同学应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示):_______.
(3)用直接测得的物理量表示滑块与水平桌面间动摩擦因数μ的计算式μ=______.
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)松手后滑块在水平桌面上滑动过程中受到弹簧弹力和摩擦力的作用,根据牛顿第二定律得:
a=F弹-fm,滑块向右运动时,弹力减小,加速度减小,当弹力等于摩擦力时,加速度为零,速度达到最大值,木块继续向右运动,弹力进一步减小,加速度反向增大,木块做减速运动,当速度等于零时,加速度为零,故D正确,ABC错误.
故选D
(2)该过程中,物体运动克服摩擦力做功,消耗弹性势能,即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做功,所以要求弹簧弹力做功的大小,根据W=12kx2,需要测量弹簧的形变量,即原长和压缩后的长度的差值,需要测量弹簧的劲度系数,可以根据弹簧挂物体时处的平衡状态求出劲度系数,
在整个过程中根据功能关系有:12kx2=mgμS,所以要测量物体滑行的距离S,
(3)根据题意,弹簧弹力做功为:W=12kx2=12k(l0-l1)2 ①
设滑块质量为m,有:kx=mg,即:k(l2-l0)=mg ②
根据功能关系有:W=12k(l0-l1)2=mgμS ③
联立①②③解得:μ=(l0-l1)22(l2-l0)S
故答案为:(1)D;(2)弹簧的原长L0,弹簧被压缩时的长度L1,滑块滑行的距离S,弹簧悬挂滑块时的长度L2,(3)(l0-l1)22(l2-l0)S
解析
F弹-fm
考点
据考高分专家说,试题“为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与.....”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。 
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:





