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一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖甲所示,在離地面高為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的小鋼球接觸。將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。重力加速度為g
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(1)若測(cè)得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s,則釋放小球前彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為
mg
s
2
4
h
mg
s
2
4
h
;
(2)該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測(cè)量得到下表一組數(shù)據(jù):
彈簧壓縮量x/cm 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
小球飛行水平距離s/×102cm 2.01 3.00 4.01 4.98 6.01 6.99
結(jié)合(1)問與表中數(shù)據(jù),彈簧彈性勢(shì)能與彈簧壓縮量x之間的關(guān)系式應(yīng)為
1
0
4
mg
x
2
h
1
0
4
mg
x
2
h
;
(3)完成實(shí)驗(yàn)后,該同學(xué)對(duì)上述裝置進(jìn)行了如圖乙所示的改變:
(I)在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙,并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處,使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,撞到木板并在白紙上留下痕跡O;
(II)將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定,再使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,撞到木板上得到痕跡P;
(Ⅲ)用刻度尺測(cè)量紙上O點(diǎn)到P點(diǎn)的豎直距離為y。若已知木板與桌子右邊緣的水平距離為L(zhǎng),則(II)步驟中彈簧的壓縮量應(yīng)該為
L
200
h
y
L
200
h
y

【答案】
mg
s
2
4
h
1
0
4
mg
x
2
h
;
L
200
h
y
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:14引用:3難度:0.5
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  • 1.某同學(xué)探究彈簧彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺(tái)上,下端掛有重物,重物正下方放置一個(gè)位移傳感器,傳感器可以采集重物位置實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)。重力加速度為g,實(shí)驗(yàn)步驟如下:
    (1)取彈簧豎直懸掛時(shí)的原長(zhǎng)位置為坐標(biāo)原點(diǎn),以豎直向下為正方向建立坐標(biāo)軸;
    (2)測(cè)出重物的質(zhì)量m;
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    (3)在彈簧下端掛上該重物,在彈簧原長(zhǎng)處?kù)o止釋放重物,使重物在豎直方向自由上下振動(dòng),打開傳感器軟件,開始記錄重物位置的變化;
    (4)傳感器采集數(shù)據(jù),繪制出重物位置x隨時(shí)間t變化的圖像加圖乙所示從圖中可求得重物的重力勢(shì)能變化,從而算出最大彈性勢(shì)能EPm=
    (可用“m,g,xm”表示);
    (5)改變重物質(zhì)量,重復(fù)上述步驟;
    (6)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示,分析數(shù)據(jù)可知,在誤差允許范圍內(nèi),彈簧彈性勢(shì)能與形變量的平方成
    (選填“線性”或“非線性”)關(guān)系。
    m(kg) 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050
    xm(m) 0.040 0.081 0.120 0.160 0.201
    EP彈(×10-3J) 3.92 15.88 35.28 62.72 98.49
    (7)根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒思想,可以得出某一重物振動(dòng)過程中動(dòng)能與運(yùn)動(dòng)位移x關(guān)系的表達(dá)式可能是
    (其中a、b、c為待定常數(shù))。
    A.ax2+bx+c
    B.ax+b
    C.
    ax
    +
    b

    發(fā)布:2024/6/11 8:0:9組卷:41引用:1難度:0.5
  • 2.某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究彈簧彈性勢(shì)能與彈簧形變量的關(guān)系,彈射器固定放置在水平桌面上,右端與一帶有窄片的物塊接觸,讓物塊被不同壓縮狀態(tài)的彈簧彈射出去,沿水平桌面上滑行,途中安裝一光電門。
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    (1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,彈射器的內(nèi)壁和桌面應(yīng)盡可能光滑,同時(shí)彈射器出口端距離桌子右邊光電門應(yīng)該

    (填“近些”或“遠(yuǎn)些”)。
    (2)如圖乙所示,用游標(biāo)卡尺測(cè)得窄片的寬度L為

    mm。
    (3)若物塊質(zhì)量為m,記下某次實(shí)驗(yàn)中帶有窄片的物塊通過光電門的時(shí)間Δt,則關(guān)于彈簧此次彈射物塊過程中釋放的彈性勢(shì)能為

    (用m、L、Δt表示)。

    發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:131引用:3難度:0.8
  • 3.用如圖甲所示的裝置研究“輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度形變量”的關(guān)系.在光滑的水平桌面上沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與一個(gè)小鋼球接觸.當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí),小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示.讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小鋼球在空中飛行后落在水平地面上,水平距離為s(不計(jì)空氣阻力,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)
    (1)若要計(jì)算彈簧的彈性勢(shì)能還應(yīng)測(cè)量的物理量有
    (用相應(yīng)文字及物理量符號(hào)表示)
    (2)彈簧的彈性勢(shì)能Ep與小鋼球飛行的水平距離s及上述測(cè)量出的物理量之間的關(guān)系式為Ep=
    (用相關(guān)物理量符號(hào)來表示)
    (3)彈簧的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的銅球在空中飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表乙所示:
    根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),請(qǐng)你猜測(cè)彈性勢(shì)能Ep與彈簧的壓縮量x的關(guān)系
    (用文字或物理量符號(hào)來表示,寫出這兩個(gè)量定性關(guān)系即可)
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    發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:43引用:2難度:0.6
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