【題目】蹦床比賽分成預(yù)備運(yùn)動(dòng)和比賽動(dòng)作。最初,運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上在預(yù)備運(yùn)動(dòng)階段,他經(jīng)過(guò)若干次蹦跳,逐漸增加上升高度,最終達(dá)到完成比賽動(dòng)作所需的高度;此后,進(jìn)入比賽動(dòng)作階段。把蹦床簡(jiǎn)化為一個(gè)豎直放置的輕彈簧,彈力大小F=kx (x為床面下沉的距離,k為常量)。質(zhì)量m=50kg的運(yùn)動(dòng)員靜止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;在預(yù)備運(yùn)動(dòng)中,假設(shè)運(yùn)動(dòng)員所做的總功W全部用于其機(jī)械能;在比賽動(dòng)作中,把該運(yùn)動(dòng)員視作質(zhì)點(diǎn),其每次離開(kāi)床面做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的騰空時(shí)間均為t=2.0s,設(shè)運(yùn)動(dòng)員每次落下使床面壓縮的最大深度均為xl。取重力加速度g=I0m/s2 , 忽略空氣阻力的影響。
(1)求常量k , 并在圖中畫(huà)出彈力Fx變化的示意圖;
(2)求在比賽動(dòng)作中,運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)床面后上升的最大高度hm;
(3)借助F-x 圖像可以確定彈力做功的規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,求 x1W的值

【答案】
(1)

床面下沉x0=0.1m時(shí),運(yùn)動(dòng)員受力平衡,有mg=kx0,解得k=5×103N/m。F-x圖線(xiàn)如圖所示。


(2)

運(yùn)動(dòng)員從x=0處離開(kāi)床面,開(kāi)始騰空,

由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性知其上升、下落的時(shí)間相等, ,解得hm=5.0m。


(3)

參照由速度時(shí)間圖線(xiàn)求位移的方法可知F-x圖線(xiàn)下的面積等于彈力做的功,從x處到x=0處,彈力做的功 ,

運(yùn)動(dòng)員從x1處上升到最大高度hm的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理可得

解得x1=1.1m

對(duì)整個(gè)預(yù)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,由題設(shè)條件以及功和能的關(guān)系,有

解得W=2525J.


【解析】(1)床面下沉x0=0.1m時(shí),運(yùn)動(dòng)員受力平衡,有mg=kx0 , 解得k=5×103N/m。F-x圖線(xiàn)如圖所示.

(2)運(yùn)動(dòng)員從x=0處離開(kāi)床面,開(kāi)始騰空,由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性知其上升、下落的時(shí)間相等, ,解得hm=5.0m。
(3)參照由速度時(shí)間圖線(xiàn)求位移的方法可知F-x圖線(xiàn)下的面積等于彈力做的功,從x處到x=0處,彈力做的功 ,
運(yùn)動(dòng)員從x1處上升到最大高度hm的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理可得 ,解得x1=1.1m
對(duì)整個(gè)預(yù)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,由題設(shè)條件以及功和能的關(guān)系,有 ,解得W=2525J.
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件,利用功能關(guān)系的相關(guān)知識(shí)可以得到問(wèn)題的答案,需要掌握當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí),物體的機(jī)械能守恒;重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少:W G =E p1 -E p2;合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化:W =E k2 -E k1 (動(dòng)能定理);除了重力(或彈簧彈力)之外的力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化:W F =E 2 -E 1

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一帶正電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)經(jīng)B、C運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),其速度時(shí)間圖象如圖所示。分析圖象后,下列說(shuō)法正確的是(

A. A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于C處的電場(chǎng)強(qiáng)度

B. B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)一定都為零

C. 粒子在A處的電勢(shì)能大于在C處的電勢(shì)能

D. A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差大于B、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在水平地面上固定一豎直輕彈簧,彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的木塊A相連,質(zhì)量也為0.1 kg的木塊B疊放在A上,A、B都靜止。在B上作用一個(gè)豎直向下的力F使木塊緩慢向下移動(dòng),力F大小與移動(dòng)距離x的關(guān)系如圖乙所示,整個(gè)過(guò)程彈簧都處于彈性限度內(nèi)。下列說(shuō)法正確的是( )

A.木塊下移0.1m過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能增加2.5 J
B.彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m
C.木塊下移0.1 m時(shí),若撤去F , 則此后B能達(dá)到的最大速度為4 m/s
D.木塊下移0.1 m時(shí),若撤去F , 則A、B分離時(shí)的速度為5 m/s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】首先發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是

A.安培B.庫(kù)倫C.奧斯特D.赫茲

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,、、…、為連續(xù)的彈性介質(zhì)中間隔相等的若干質(zhì)點(diǎn),點(diǎn)為波源,時(shí)刻從平衡位置開(kāi)始向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振幅為,周期為。在波的傳播方向上,后一質(zhì)點(diǎn)比前一質(zhì)點(diǎn)遲開(kāi)始振動(dòng)。時(shí),軸上距點(diǎn)2.0m的某質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)最高點(diǎn),則

A. 該機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播速度為

B. 該機(jī)械波的波長(zhǎng)為2m

C. 圖中相鄰質(zhì)點(diǎn)間距離為0.5m

D. 當(dāng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為9cm時(shí),點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為12cm

E. 當(dāng)點(diǎn)在平衡位置向下振動(dòng)時(shí),點(diǎn)位于平衡位置的上方

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,在離地面高為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的小剛球接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。重力加速度為g。

1)若測(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s,則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為__________;(用m、g、sh等四個(gè)字母表示)

2)該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)量得到下表一組數(shù)據(jù):

彈簧壓縮量x/cm

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

小球飛行水平距離s/cm

20.10

30.00

40.10

49.90

69.90

根據(jù)表中已有數(shù)據(jù),表中缺失的數(shù)據(jù)可能是s=________________cm;

3)完成實(shí)驗(yàn)后,該同學(xué)對(duì)上述裝置進(jìn)行了如下圖乙所示的改變:(I)在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫(xiě)紙,并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處,使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,撞到木板并在白紙上留下痕跡O;(II)將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定,再使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,撞到木板上得到痕跡P;(III)用刻度尺測(cè)量紙上O點(diǎn)到P點(diǎn)的豎直距離為y。若已知木板與桌子右邊緣的水平距離為L,則(II)步驟中彈簧的壓縮量應(yīng)該為________。(用L、h、y等三個(gè)字母表示)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于磁鐵使用的說(shuō)法中不正確的是

A.磁鐵受到撞擊會(huì)使磁鐵磁性減弱

B.永磁體在被加熱或敲打后,其剩余磁性不會(huì)發(fā)生改變

C.對(duì)磁鐵加熱會(huì)使磁鐵的磁性減弱

D.原先沒(méi)有磁性的鐵塊,在長(zhǎng)期受到磁鐵的吸引后會(huì)產(chǎn)生磁性

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一個(gè)小燈泡的額定電壓為2.0V,額定電流約為0.5A,選用下列實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪和研究小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)。

A.電源E:電動(dòng)勢(shì)為3.0V,內(nèi)阻不計(jì);

B.電壓表V1:量程為0~3V,內(nèi)阻約為1

C.電壓表V2:量程為0~15V,內(nèi)阻約為4

D.電流表A1:量程為0~3A,內(nèi)阻約為0.1;

E.電流表A2:量程為0~0.6A,內(nèi)阻約為0.6;

F.滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值為l0Ω,額定電流為0.5A

G.滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值為l5Ω,額定電流為1.0A;

H.滑動(dòng)變阻器R3:最大阻值為l50Ω,額定電流為1.0A;

I.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干

①實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用________;電流表應(yīng)選用_______;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)。

②請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖______。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球,P小球從緊靠左極板處由靜止開(kāi)始釋放,Q小球從兩板正中央由靜止開(kāi)始釋放,兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置,則從開(kāi)始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過(guò)程中它們的( 。

A. 運(yùn)行時(shí)間tP>tQ

B. 電勢(shì)能減少量之比△Ep∶△EQ=4∶1

C. 電荷量之比qP∶qQ=2∶1

D. 動(dòng)能增加量之比△EkP∶△EkQ=4∶1

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同步練習(xí)冊(cè)答案