下圖中有一個豎直固定在地面的透氣圓筒，筒中有一勁度為k的輕彈簧，其下端固定，上端連接一質量為m的薄滑塊。圓筒內壁涂有一層新型智能材料——ER流體，它對滑塊的阻力可調。起初，滑塊靜止，ER流體對其阻力為0，彈簧的長度為L�，F(xiàn)有一質量也為m的物體從距地面2L處自由落下，與滑塊碰撞后粘在一起向下運動。為保證滑塊做勻減速運動，且下移距離為時速度減為0，ER流體對滑塊的阻力須隨滑塊下移而變。試求（忽略空氣阻力）：

（1）下落物體與滑塊碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能；

（2）滑塊向下運動過程中加速度的大��；

（3）滑塊下移距離d時ER流體對滑塊阻力的大小

解：（1）設物體下落末速度為v0，由機械能守恒定律

得v0=

設碰后共同速度為v1,由動量守恒定律

2mv1=mv0

得v1=

碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能為

ΔE=(2)設加速度大小為a,有2as=

得a=

(3)設彈簧彈力為FN，ER流體對滑塊的阻力為FER

受力分析如圖所示

FN+FER-2mg=2ma

FN=kx

x=d+mg/k

得FER=mg+-kd。

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源：2012-2013學年重慶市重慶一中年高一下學期期中考試物理試卷（帶解析） 題型：實驗題

在驗證機械能守恒的實驗中（實驗裝置如圖），有下列A至F六個步驟：
A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上
B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落
C．取下紙帶，更換紙帶（或將紙帶翻個面），重新做實驗
D．將重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提紙帶
E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3、…… hn ，計算出對應的即時速度vn
F．分別算出，比較在實驗誤差范圍內是否相等．

（1）以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應該是                                    
某個實驗小組的甲乙兩位同學按照正確的操作選得紙帶如圖示．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．用毫米刻度尺測得O到A、B、C各點的距離分別為hA ="9.51" cm、hB=12.42cm、hC=15.70cm，現(xiàn)利用OB段所對應的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，打點計時器所用電源頻率為f=50Hz，設重錘質量為0.1kg.

（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求得重錘在OB段所對應的運動過程中減小的重力勢能為__________J（計算結果保留三位有效數(shù)字，下同），而動能的增加量為________J．實驗發(fā)現(xiàn)二者并不完全相等，請指出一個可能的原因__________________________________­­­­­­­．
（3）處理數(shù)據(jù)過程中，甲乙兩位同學分別發(fā)現(xiàn)了一種計算B點對應時刻物體速度vB的新思路：
甲同學發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第n個點．因此可以用從O點到B點的時間nT（T是打點計時器的打點周期）計算，即vB =gnT，再依此計算動能的增量．
乙同學認為，可以利用從O點到B點的距離hB計算，即vB =，再依此計算動能的增量．
你認為，他們新思路中(　　)
A．只有甲同學的思路符合實驗要求    B．只有乙同學的思路符合實驗要求
C．兩位同學的思路都符合實驗要求    D．兩位同學的思路都不符合實驗要求
（4）在上圖紙帶基礎上，某同學又選取了多個計數(shù)點，并測出了各計數(shù)點到第一個點O的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應是如下圖中的          ．圖線的斜率表示           ．

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科目：高中物理 來源：2015屆重慶市高一下學期半期考試試卷（解析版） 題型：實驗題

在驗證機械能守恒的實驗中（實驗裝置如圖），有下列A至F六個步驟：

A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上

B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落

C．取下紙帶，更換紙帶（或將紙帶翻個面），重新做實驗

D．將重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提紙帶

E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3、…… hn ，計算出對應的即時速度vn

F．分別算出，比較在實驗誤差范圍內是否相等．

（1）以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應該是                                    

某個實驗小組的甲乙兩位同學按照正確的操作選得紙帶如圖示．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．用毫米刻度尺測得O到A、B、C各點的距離分別為hA =9.51cm、hB=12.42cm、hC=15.70cm，現(xiàn)利用OB段所對應的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，打點計時器所用電源頻率為f=50Hz，設重錘質量為0.1kg.

（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求得重錘在OB段所對應的運動過程中減小的重力勢能為__________J（計算結果保留三位有效數(shù)字，下同），而動能的增加量為________J．實驗發(fā)現(xiàn)二者并不完全相等，請指出一個可能的原因__________________________________­­­­­­­．

（3）處理數(shù)據(jù)過程中，甲乙兩位同學分別發(fā)現(xiàn)了一種計算B點對應時刻物體速度vB的新思路：

甲同學發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第n個點．因此可以用從O點到B點的時間nT（T是打點計時器的打點周期）計算，即vB =gnT，再依此計算動能的增量．

乙同學認為，可以利用從O點到B點的距離hB計算，即，再依此計算動能的增量．

你認為，他們新思路中(　　)

A．只有甲同學的思路符合實驗要求    B．只有乙同學的思路符合實驗要求

C．兩位同學的思路都符合實驗要求    D．兩位同學的思路都不符合實驗要求

（4）在上圖紙帶基礎上，某同學又選取了多個計數(shù)點，并測出了各計數(shù)點到第一個點O的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應是如下圖中的           ．圖線的斜率表示            ．

 

 

 

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科目：高中物理 來源：2015屆重慶市年高一下學期期中考試物理試卷（解析版） 題型：實驗題

在驗證機械能守恒的實驗中（實驗裝置如圖），有下列A至F六個步驟：

A．將打點計時器豎直固定在鐵架臺上

B．接通電源，再松開紙帶，讓重錘自由下落

C．取下紙帶，更換紙帶（或將紙帶翻個面），重新做實驗

D．將重錘固定在紙帶的一端，讓紙帶穿過打點計時器，用手提紙帶

E．選擇一條紙帶，用刻度尺測出重錘下落的高度h1、h2、h3、…… hn ，計算出對應的即時速度vn

F．分別算出，比較在實驗誤差范圍內是否相等．

（1）以上實驗步驟按合理的操作步驟排列應該是                                    

某個實驗小組的甲乙兩位同學按照正確的操作選得紙帶如圖示．其中O是起始點，A、B、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點．用毫米刻度尺測得O到A、B、C各點的距離分別為hA ="9.51" cm、hB=12.42cm、hC=15.70cm，現(xiàn)利用OB段所對應的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，打點計時器所用電源頻率為f=50Hz，設重錘質量為0.1kg.

（2）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求得重錘在OB段所對應的運動過程中減小的重力勢能為__________J（計算結果保留三位有效數(shù)字，下同），而動能的增加量為________J．實驗發(fā)現(xiàn)二者并不完全相等，請指出一個可能的原因__________________________________­­­­­­­．

（3）處理數(shù)據(jù)過程中，甲乙兩位同學分別發(fā)現(xiàn)了一種計算B點對應時刻物體速度vB的新思路：

甲同學發(fā)現(xiàn)，圖中的B是除起始點外打點計時器打下的第n個點．因此可以用從O點到B點的時間nT（T是打點計時器的打點周期）計算，即vB =gnT，再依此計算動能的增量．

乙同學認為，可以利用從O點到B點的距離hB計算，即vB =，再依此計算動能的增量．

你認為，他們新思路中(　　)

A．只有甲同學的思路符合實驗要求    B．只有乙同學的思路符合實驗要求

C．兩位同學的思路都符合實驗要求    D．兩位同學的思路都不符合實驗要求

（4）在上圖紙帶基礎上，某同學又選取了多個計數(shù)點，并測出了各計數(shù)點到第一個點O的距離h，算出了各計數(shù)點對應的速度v，以h為橫軸，以為縱軸畫出的圖線應是如下圖中的          ．圖線的斜率表示           ．

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如下圖所示，有一個豎直固定在地面的透氣圓筒，筒中有一輕彈簧，其下端固定，上端連接一質量為m的薄滑塊，當滑塊運動時，圓筒內壁對滑塊有阻力的作用，阻力的大小恒為f=mg（g為重力加速度）。在初始位置滑塊靜止，圓筒內壁對滑塊的阻力為零，彈簧的長度為l�，F(xiàn)有一質量也為m的物體從距地面2l處自由落下，與滑塊發(fā)生碰撞，碰撞時間極短。碰撞后物體與滑塊粘在一起向下運動，運動到最低點后又被彈回向上運動，滑動到初始位置時速度恰好為零，不計空氣阻力。求

（1）物體與滑塊碰撞后共同運動初速度的大�。�

（2）碰撞后，在滑塊向下運動到最低點的過程中彈簧彈性勢能的變化量。

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同步練習冊答案