组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 功和能 > 重力势能和弹性势能 > 弹性势能 > 弹簧弹力做功与弹性势能的变化
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:1013 题号:1189253
一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系;实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右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的小刚球接触;将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹;
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为_________
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50
小球飞行水平距离s/m2.013.004.014.966.016.97
结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为________
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:
(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O
(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P
(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y;若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为_______
(4)若该同学在完成图乙实验的过程中,弹簧与桌子右边缘不垂直,用(3)问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际______(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
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砝码质量/g50100150
弹簧长度/cm8.627.636.66


(2)取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示,调整导轨使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小______
(3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为______
(4)重复(3)中的操作,得到vx的关系如图(c),由图可知,vx成正比关系。由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的_______成正比。
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(1)若速度传感器显示的示数为v0,则弹簧最大的弹性势能为______
(2)关于长木板倾斜及弹簧的选择下列说法正确的是(       )
A.长木板倾斜是为了增大小物块接触弹簧时的速度
B.长木板倾斜是为了平衡摩擦力,使小物块动能全部转化为弹簧的弹性势能
C.弹簧应选择尽量长些且劲度系数较小的
D.弹簧应选择尽量长些且劲度系数较大的
(3)如何较准确的测量弹簧的最大形变量?_______
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a.轻弹簧左端固定在导轨左端,右端紧靠质量m=0.4 kg的滑块,但不拴接。
b.用游标卡尺测量固定在滑块上遮光条的宽度d,其示数如图2所示,则d=___________mm。
c.打开气源,滑块放在导轨上,反复调节气垫导轨,推动滑块,依次通过两个光电门,直至___________,说明气垫导轨已经调至水平了。
d.向左推滑块使弹簧压缩x1=1.00 cm,然后释放滑块,记下遮光条通过光电门1的遮光时间t1=8.4×10–3 s,则滑块离开弹簧时的速度v1=___________m/s。(结果保留两位有效数字)
e.多次改变弹簧的压缩长度x,重复实验,分别记录遮光时间t,获得多组实验数据和对应的处理数据如下表,请在表格中填写对应的弹性势能Ep
x/cm1.002.003.004.005.006.00
t/ms8.404.192.792.091.691.39
m/J0.050.200.450.811.241.83
Ep/J__________________________________________________________________

请你在图3中建立合适的坐标并画出能直观反映出弹性势能Ep与弹簧形变长度x关系的图线___________。根据图线得出结论:___________
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