
我国传统弹弓术已被列入国家级非物质文化遗产名单。如图(a)所示的“Y”型弹弓由弓与弹丸两部分组成,其中弓包括弓弦(即皮筋)与弓弩,两根完全相同的皮筋一端由弹兜相连,另一端分别固定在弓弩的两个弓眼上,皮筋和弹兜质量均远小于弹丸质量。使用者先拉伸皮筋,并保持弹丸静止,此时两皮筋长度相同,如图(b)所示,然后释放让弹丸弹出。
(1)当用20.0N的力拉弹兜,使皮筋拉伸,此时弹丸处于静止状态时,两侧皮筋间夹角为30.0°。
①此时单条皮筋的弹力大小约为 N。(保留3位有效数字)
②释放弹丸后,不计空气阻力,弹出的弹丸在空中运动过程中一定不变的是( )
A.速度 B.加速度 C.动能 D.机械能
③弹丸在运动过程中的运动轨迹如图所示,则弹丸的运动 (选涂:A.是 B.不是)匀变速运动。
(2)为研究皮筋弹力与形变量之间的关系,某同学选取弹弓上同型号的一根皮筋进行了研究。皮筋上端悬挂在一固定力传感器上(力传感器测量方向已调整至竖直),下端悬挂不同质量的重物,待稳定后用刻度尺测量皮筋的伸长量x,并记录相应的力传感器示数F,作F-x图像可求得皮筋弹力与形变量之间的关系。
①在测量前,力传感器 (选涂:A.需要 B.不需要)调零;
②某次测量,弹簧下端的指针在刻度尺的位置如图所示,指针示数为 cm。
③如图所示,该同学把两根弹簧连接起来探究。在弹性限度内,将钩码逐个挂在弹簧下端,多次实验,记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数LA和LB,由实验数据 (选涂:A.“能” B.“不能”)得出弹簧Ⅱ的劲度系数,理由是 。
【答案】(1) 10.4 BD A
(2) A 16.00 A 见解析
【知识点】探究弹力和弹簧伸长量的关系的数据处理与误差分析、常见力做功与相应的能量转化
【详解】(1)[1]根据平衡条件可得
解得
[2]释放弹丸后,不计空气阻力,弹丸只受重力作用,弹丸的加速度不变,但由于重力做正功,弹丸的速度不断增大,动能增大,但机械能守恒,即机械能不变。
故选BD。
[3]由图可知,不计空气阻力,只受重力,故加速度不变,则弹丸的运动是匀变速运动。
故选A。
(2)[1]在测量前,力传感器需要调零;
[2]刻度尺每一小格为1mm,所以指针示数为16.00cm;
[3][4]在弹性限度内,将钩码逐个挂在弹簧下端,多次实验,记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数LA和LB,由实验数据能得出弹簧Ⅱ的劲度系数,由(LA-LB)可得每次实验弹簧Ⅱ的长度,然后再减去弹簧Ⅱ的原长,即可得弹簧Ⅱ的伸长量,根据胡克定律即可求弹簧Ⅱ的劲度系数,或者作出弹力与弹簧伸长量的关系图线可求弹簧的劲度系数。
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