某组同学为了探究弹簧的弹性势能与弹簧缩短的长度之间的关系,做了如下实验。将轻弹簧左端固定在墙上,在水平地面上放一滑块,在滑块上刻下一个箭头,在水平地面上沿弹簧轴线方向固定一刻度尺(如图所示)。弹簧无形变时与弹簧右端接触(不栓连)的滑块上的箭头指在刻度为x0=20.00cm处,向左推滑块,使箭头指在刻度为x1处,然后由静止释放滑块,滑块停止运动后箭头指在刻度为x2处,改变x1记下对应的x2,获得多组(x1,x2)如下表所示。表格中x、Ep分别为释放滑块时弹簧缩短的长度和弹簧的弹性势能(弹簧没有发生形变时,其弹性势能为0)。已知滑块与地面间动摩擦因数处处为=0.5,滑块的质量m=0.2kg,实验中没有超过弹簧的弹性限度,请将表格填写完整。
第1次 | 第2次 | 第3次 | 第4次 | 第5次 | |
x1(cm) | 18.00 | 16.00 | 14.00 | 12.00 | 10.00 |
x2(cm) | 22.00 | 32.00 | 50.00 | 76.00 | 110.00 |
x(cm) | |||||
Ep(J) | |||||
实验结论 |
更新时间:2017-02-23 09:57:28
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实验题
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真题
名校
【推荐1】某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放.小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g,为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号).
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= .
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s—△x图线.从理论上可推出,如果h不变.m增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的 次方成正比.
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g,为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号).
A.小球的质量m |
B.小球抛出点到落地点的水平距离s |
C.桌面到地面的高度h |
D.弹簧的压缩量△x |
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= .
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s—△x图线.从理论上可推出,如果h不变.m增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的 次方成正比.
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【推荐2】(1)如图甲所示为游标卡尺,测量深度应使用___ (选填图中字母),从图中的示数可读出深度为____ mm;
(2)某同学用如图乙所示装置探究弹簧弹性势能与形变量的关系,弹簧的左端固定在气垫导轨上,遮光片的宽度为d,滑块和遮光板的质量为m.用滑块压缩弹簧,放手后滑块向右运动,用x表示弹簧的压缩量,t表示遮光片通过光电门的时间;
① 实验前需要调整气垫导轨水平,其目的是___ ;
② 向右轻推滑块,滑块自由滑动通过右则光电门的时间小于通过左侧光电门的时间,则应将气垫导轨___ (选填“左”或“右”)端适当垫高,使其水平;
③ 若弹簧的弹性势能为(k为比例系数),利用实验数据以x为纵轴,要使所画图象为一直线,则应以t_ 次幂为横轴.
(2)某同学用如图乙所示装置探究弹簧弹性势能与形变量的关系,弹簧的左端固定在气垫导轨上,遮光片的宽度为d,滑块和遮光板的质量为m.用滑块压缩弹簧,放手后滑块向右运动,用x表示弹簧的压缩量,t表示遮光片通过光电门的时间;
① 实验前需要调整气垫导轨水平,其目的是
② 向右轻推滑块,滑块自由滑动通过右则光电门的时间小于通过左侧光电门的时间,则应将气垫导轨
③ 若弹簧的弹性势能为(k为比例系数),利用实验数据以x为纵轴,要使所画图象为一直线,则应以t
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【推荐3】用图甲所示装置测量轻弹簧的劲度系数和弹性势能。将弹簧左端通过压力传感器固定在水平气垫导轨左端的挡板上,弹簧自然伸长时,其右端在O点;在O点右侧B、C两位置分别安装光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用刻度尺测量出B、C两位置间的距离l,再用带有遮光条的滑块压缩弹簧到某位置A,并标记该位置,物块与弹簧不拴接,此时压力传感器的示数为F;然后由静止释放滑块,计时器显示遮光片从B到C所用的时间为t,最后用刻度尺测量出A、O两点间的距离x。请回答下面问题:
(1)弹簧的劲度系数为_______________ ;
(2)滑块离开弹簧时速度大小的表达式为________________ ;
(3)要测出弹簧被压缩到A点时的弹性势能Ep,还需要测量_________________ ;
A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量
(4)改变O、A间的距离x,多次实验得出x与关系图像如图乙,说明Ep与_________ 成正比。
(1)弹簧的劲度系数为
(2)滑块离开弹簧时速度大小的表达式为
(3)要测出弹簧被压缩到A点时的弹性势能Ep,还需要测量
A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量
(4)改变O、A间的距离x,多次实验得出x与关系图像如图乙,说明Ep与
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【推荐1】广西平陆运河建设是我国新时代西部大开发的重要组成部分,它被称为世纪工程,全长约135公里,北起郁江西津水库南至钦州湾,有大约65米的落差,为实现船舶的连续航行需要建设三个梯级船闸(马道、企石、青年闸)来克服落差,如下图所示。
(1)下列能将船舶当作质点的过程是( )
A.船舶避让来往船只 B.船舶通过闸室 C.计算船舶完成航程的时间
(2)一艘货运船为运输货物往返于西津水库和北部湾之间,往返过程的位移________ (选涂:A.相同B.不同);船舶平均航速为22km/h,则单次航程所需要的时间约为________ h(保留2位有效数字)。
(3)一艘5000吨的船舶通过企石闸,上下游的高度差为27.3m,假设在闸室中通过注水将船舶缓慢抬升,抬升过程需要一小时,重力加速度g取10m/s2。
①抬升过程中船舶所受重力做功为WG,机械能变化为ΔE,则( )
A.WG=﹣1.365×109J,ΔE=1.365×109J B.WG=1.365×109J,ΔE=1.365×109J
C.WG=﹣1.365×109J,ΔE=﹣1.365×109J D.WG=1.365×109J,ΔE=﹣1.365×109J
②该过程中江水对船身的浮力的功率为________ W。(保留2位有效数字)
③在船舶抬升时,甲板上的水手从船尾沿直线匀速走至船头,以地面为参考系,水手的运动轨迹可能是( )
A. B.
C. D.
④假设通过企石闸后,船舶在平直的航道上由静止开始匀加速运动,经3min航速达到16.2km/h,则船舶的加速度大小为________ m/s2。
(4)船舶运动的加速度与其质量的关系可用实验验证。在“用DIS研究加速度与质量的关系”实验中,实验装置如图所示。
①图中装在小车上的是位移传感器的______ (选涂:A.发射器 B.接收器);
②实验过程中,要保持______ 不变,通过______ 来改变小车质量。
③某同学将测得的五组数据标在下图所示的坐标纸上,请作出的关系图线______ 。
(1)下列能将船舶当作质点的过程是
A.船舶避让来往船只 B.船舶通过闸室 C.计算船舶完成航程的时间
(2)一艘货运船为运输货物往返于西津水库和北部湾之间,往返过程的位移
(3)一艘5000吨的船舶通过企石闸,上下游的高度差为27.3m,假设在闸室中通过注水将船舶缓慢抬升,抬升过程需要一小时,重力加速度g取10m/s2。
①抬升过程中船舶所受重力做功为WG,机械能变化为ΔE,则
A.WG=﹣1.365×109J,ΔE=1.365×109J B.WG=1.365×109J,ΔE=1.365×109J
C.WG=﹣1.365×109J,ΔE=﹣1.365×109J D.WG=1.365×109J,ΔE=﹣1.365×109J
②该过程中江水对船身的浮力的功率为
③在船舶抬升时,甲板上的水手从船尾沿直线匀速走至船头,以地面为参考系,水手的运动轨迹可能是
A. B.
C. D.
④假设通过企石闸后,船舶在平直的航道上由静止开始匀加速运动,经3min航速达到16.2km/h,则船舶的加速度大小为
(4)船舶运动的加速度与其质量的关系可用实验验证。在“用DIS研究加速度与质量的关系”实验中,实验装置如图所示。
①图中装在小车上的是位移传感器的
②实验过程中,要保持
③某同学将测得的五组数据标在下图所示的坐标纸上,请作出的关系图线
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(0.65)
名校
【推荐2】某同学利用图甲中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系,所用器材有:一端带滑轮的长木板、轻细绳、200g的钩码若干,质量为2kg的滑块、打点计时器、刻度尺,已知当地重力加速度为。实验操作步骤如下:
(1)如甲图安装器材,保持桌面、长木板水平,轻细绳下端悬挂5个钩码,调整装置,使细绳水平。
(2)接通打点计时器电源,交流电频率为50Hz,再释放滑块,得到一条纸带如乙图,将纸带上打出的第一个点标记为0计数点,再依次取计数点1、2、3、4、5、6,每两个计数点之间有4个点未画出,测出各点到0点之间的距离如乙图,单位为cm。
(3)从0点到5点系统(以桌面上滑块和悬挂的钩码为系统,下同)的重力势能的减
少量为______ J。(计算结果均保留小数点后两位,下同)
(4)从纸带数据可计算出经过5点的瞬时速度______ m/s。
(5)从0点到5点系统动能的增加量为______ J,系统机械能的减少量为______ J。
(6)若物块与木板之间的动摩擦因数为0.25,则从0点到5点物块克服木板的摩擦力做的功为______ J。
(7)从上述结果可得出的实验结论______ 。
(1)如甲图安装器材,保持桌面、长木板水平,轻细绳下端悬挂5个钩码,调整装置,使细绳水平。
(2)接通打点计时器电源,交流电频率为50Hz,再释放滑块,得到一条纸带如乙图,将纸带上打出的第一个点标记为0计数点,再依次取计数点1、2、3、4、5、6,每两个计数点之间有4个点未画出,测出各点到0点之间的距离如乙图,单位为cm。
(3)从0点到5点系统(以桌面上滑块和悬挂的钩码为系统,下同)的重力势能的减
少量为
(4)从纸带数据可计算出经过5点的瞬时速度
(5)从0点到5点系统动能的增加量为
(6)若物块与木板之间的动摩擦因数为0.25,则从0点到5点物块克服木板的摩擦力做的功为
(7)从上述结果可得出的实验结论
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实验题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】某研究性学习小组的同学设计实验探究轻质弹簧的相关特性。
(1)如图甲所示,将轻质弹簧上端固定于铁架台上,在弹簧下端依次增加钩码的个数,测量出弹簧相应的长度(在弹性限度内),部分数据已填入表格中,由这些数据可得该弹簧的劲度系数k=_______ N/m。(重力加速度g取10m/s2)
(2)如图乙所示,将此轻质弹簧一端固定在水平木板左端的挡板上,另一端紧靠(不粘连)一质量为m、带有挡光片的小滑块,将弹簧压缩到位置P后由静止释放。当光电门到P点的距离x时(x大于弹簧压缩量),测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为,已知挡光片的宽度为d,则小滑块到达光电门时的动能表达式为Ek=____ 。只改变光电门的位置,测出多组数据(每次小滑块都能通过光电门),并作出Ek-x图像如图丙所示。已知该图线斜率的绝对值为k,纵轴截距为b,则可知小滑块与木板间的动摩擦因数为_______ ,释放小滑块时弹簧的弹性势能为________ 。(均用题给物理量字母表示)
(1)如图甲所示,将轻质弹簧上端固定于铁架台上,在弹簧下端依次增加钩码的个数,测量出弹簧相应的长度(在弹性限度内),部分数据已填入表格中,由这些数据可得该弹簧的劲度系数k=
钩码质量(g) | 0 | 50 | 100 | 150 |
弹簧长度(cm) | 6.50 | 8.50 | 10.50 | 12.50 |
(2)如图乙所示,将此轻质弹簧一端固定在水平木板左端的挡板上,另一端紧靠(不粘连)一质量为m、带有挡光片的小滑块,将弹簧压缩到位置P后由静止释放。当光电门到P点的距离x时(x大于弹簧压缩量),测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为,已知挡光片的宽度为d,则小滑块到达光电门时的动能表达式为Ek=
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