30. 如图甲所示是学生常见的按压式圆珠笔,笔的质量为20g。某同学利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一:研究弹簧弹力与弹簧压缩量的关系时(如图乙)。在圆珠笔尾部的按钮上放一个50g的钩码(尾部按钮质量忽略不计),静止时,弹簧压缩量为2mm,放一个100g的钩码,静止时,弹簧压缩量为4mm;
实验二:研究弹簧的弹性势能时(如图丙)。先将笔倒立向下按压,然后放手,笔向上弹起一定的高度。弹跳过程可以分为三个阶段:
①把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面处于
a状态;
②由静止释放,外壳竖直上升与静止的内芯碰撞处于
b状态;
③笔继续上升到离桌面2cm的最高处开始落下,处于
c状态(1)依据实验一数据,在图中画出弹簧受到的压力随压缩量
x变化的图像
______;
(2)笔在上升过程中,笔的最大速度处于
______之间(选填“ab”或“bc”);
(3)若不计能量损失,请计算弹簧在图
a状态时,弹簧的弹性势能有多少焦耳
______?