如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m=1kg的振子两端连有劲度系数均为k=24N/m的轻弹簧，电源的电动势为E=12V，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R=5

题文

如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m=1kg的振子两端连有劲度系数均为k=24N/m的轻弹簧，电源的电动势为E=12V，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R=50Ω，有效长度为L=50cm，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．求：
（1）系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式．
（2）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）当振子向左偏离变阻器中间位置x距离时，对振子，根据牛顿第二定律得
   2kx=ma ①
根据欧姆定律和串联电路分压特点得
    U=L2-xLE ②
联立①②得，a=kLmE(E-2U)=（12-2U）m/s²
（2）由加速度的表达式可知，a与U是线性关系，所以加速度仪的刻度盘是均匀的，当变阻器触片滑到最右端时电压表的读数等于电源的电动势E，得到电压表指针指在满刻度的34位置时电压值U=34E=9V．
代入到加速度a的表达式得，
    a=-6m/s²，负号表示方向向左．
答：
（1）系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式为a=（12-2U）m/s²．
（2）若电压表指针指在满刻度的34位置时，系统的加速度大小为6m/s²，方向水平向左．

解析

L2-xL

考点

据考高分专家说，试题“如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m.....”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：

判定弹力的有无及其方向的方法：