为了研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系,某实验小组的实验装置如图所示,光滑水平桌面距地面高为h,一轻质弹簧左端固定,右端与质量为m的小钢球接触,弹簧处于原长。将小球向左推,压缩弹簧一段距离后由静止释放,弹簧将小球沿水平方向推出,小球落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,已知重力加速度为g。
(1) 某次实验测得小球的落点P到O点的距离为S,那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能Ep与h、s、mg之间的关系式为____________________ ;
(2) 改变弹簧压缩量进行多次实验,测量数据如下表所示,请在坐标纸上做出x-s图象;
(3) 由图象得出x与s的关系式为_______________ ;由实验得到弹簧弹性势能Ep与弹簧压缩量x之间的关系式为______________ 。
(1) 某次实验测得小球的落点P到O点的距离为S,那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能Ep与h、s、mg之间的关系式为
(2) 改变弹簧压缩量进行多次实验,测量数据如下表所示,请在坐标纸上做出x-s图象;
弹簧压缩量x/m | 0.010 | 0.015 | 0.020 | 0.025 | 0.030 | 0.035 |
小球飞行水平距离s/m | 2.0 | 3.0 | 4.1 | 5.9 | 6.0 | 7.0 |
(3) 由图象得出x与s的关系式为
2012·河北石家庄·一模 查看更多[1]
(已下线)2011-2012年度河北省石家庄市高三下学期第一次模拟物理卷
更新时间:2016-12-07 23:13:25
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【知识点】 弹簧弹力做功与弹性势能的变化
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【推荐1】如图所示,在“探究弹性势能表达式”时,在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触,当弹簧处于自然长度时,钢球恰好在桌子边缘.让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,并落到水平地面上,钢球水平位移记为s.
(1)依据能的转化与守恒思想,小球平抛时具有的初动能_____ 小球释放前弹簧储存的弹性势能(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(2)若增大弹簧的压缩量,小球飞行的水平距离将变大,请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地高度h、水平距离s、重力加速度g的关系式:_____ .
(3)图2为一张印有小方格的纸,记录着实验中钢球的某次运动轨迹,图中a、b、c、d四点为小球平抛时经过的四个位置.则小球平抛初速度的计算式为:v0=_____ (用L、g表示).如果小方格的边长L=20cm,计算v0=_____ m/s(取g=10m/s2).
(1)依据能的转化与守恒思想,小球平抛时具有的初动能
(2)若增大弹簧的压缩量,小球飞行的水平距离将变大,请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地高度h、水平距离s、重力加速度g的关系式:
(3)图2为一张印有小方格的纸,记录着实验中钢球的某次运动轨迹,图中a、b、c、d四点为小球平抛时经过的四个位置.则小球平抛初速度的计算式为:v0=
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【推荐2】由于空间站处于完全失重状态,不能利用天平等仪器测量质量,为此某同学为空间站设计了如图所示(a)的实验装置,用来测量小球质量.图中弹簧固定在挡板上,轨道B处装有光电门,可以测量出小球经过光电门的时间.该同学设计的主要实验步骤如下:
(ⅰ)用游标卡尺测量小球的直径d
(ⅱ)将弹簧固定在挡板上
(ⅲ)小球与弹簧接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x
(ⅳ)由静止释放小球,测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t,计算出小球离开弹簧的速度v
(ⅴ) 改变弹簧的压缩量,重复步骤(ⅲ)、(ⅳ)多次
(ⅵ) 分析数据,得出小球的质量
该同学在地面上进行了上述实验,请回答下列问题
(1)步骤(ⅰ)中游标卡尺示数情况如图(b)所示,小球的直径d=___ cm;
(2)某一次步骤(ⅲ) 中测得弹簧的压缩量为1 cm,对应步骤(ⅳ)中测得小球通过光电门的时间为7.50 ms,则此次小球离开弹簧的速度v=______ m/s;
(3)根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图(c)中描出了对应的点,请将(2)问中对应的点描出,并画出v-x图像.
(4)已知实验所用弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x2之间的关系如图(d)所示,实验测得小球的质量为_____ kg.
(ⅰ)用游标卡尺测量小球的直径d
(ⅱ)将弹簧固定在挡板上
(ⅲ)小球与弹簧接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x
(ⅳ)由静止释放小球,测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t,计算出小球离开弹簧的速度v
(ⅴ) 改变弹簧的压缩量,重复步骤(ⅲ)、(ⅳ)多次
(ⅵ) 分析数据,得出小球的质量
该同学在地面上进行了上述实验,请回答下列问题
(1)步骤(ⅰ)中游标卡尺示数情况如图(b)所示,小球的直径d=
(2)某一次步骤(ⅲ) 中测得弹簧的压缩量为1 cm,对应步骤(ⅳ)中测得小球通过光电门的时间为7.50 ms,则此次小球离开弹簧的速度v=
(3)根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图(c)中描出了对应的点,请将(2)问中对应的点描出,并画出v-x图像.
(4)已知实验所用弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x2之间的关系如图(d)所示,实验测得小球的质量为
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【推荐3】(1)如图所示,小球套在光滑细杆上,两条相同弹性橡皮绳一端分别系在挡板A、B上的拉力传感器上,另一端系在小球的两侧。L表示两传感器间的距离,F表示两传感器的示数,实验数据如下表:(小球的尺寸远小于L)。由表中数据可知:橡皮绳的原长为____________ cm,橡皮绳的劲度系数为____________ N/m。
(2)某同学利用该装置进一步探究橡皮绳的弹性势能与形变量的关系。该同学主要步骤如下:a、使两拉力传感器相距,固定A、B挡板。b、移动小球使某传感器示数为零,由静止释放小球。c、读出小球经过速度传感器时的速度值。d、分别把两拉力传感器间距改为、,重复上述过程。则:
Ⅰ.为了便于数据分析,该同学把速度传感器应安装在________________________ 的位置。
Ⅱ.速度传感器三次示数分别为3.58m/s、1.79m/s、0.89m/s可知弹性橡皮绳的弹性势能与形变量的关系为____________ (填“” “”“” ”或“其他”)。
F(N) | 0.50 | 1.50 | 2.50 | 3.50 | 4.50 |
L(cm) | 32.00 | 36.00 | 40.00 | 44.00 | 48.00 |
Ⅰ.为了便于数据分析,该同学把速度传感器应安装在
Ⅱ.速度传感器三次示数分别为3.58m/s、1.79m/s、0.89m/s可知弹性橡皮绳的弹性势能与形变量的关系为
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