Question

【题目】（1）为探究弹簧的弹力与形变量的关系（形变在弹性限度之内），甲同学设计了如下实验，装置图如下：

第一步，调节弹簧与力传感器和滑块连接点位置，使弹簧与气垫导轨平行。

第二步，调节气垫导轨处于水平。调节气垫导轨的螺钉，若 ，则表示气垫导轨已经调整水平。并记录此时滑块的位置。

第三步，把沙桶和滑块通过快过定滑轮的细线链接起来，调节滑轮高低使得细线与导轨平行。

第四步，往沙桶里加入适量的细沙，记录滑块静止时的位置及力传感器的示数。

第五步，重复第四步实验多次，依次记录滑块的位置、……及相应的力传感器的示数、……。

第六步，在坐标纸上作出F与图像，如上图，则可得结论： 。

图像不过原点的可能原因是： ；若纵截距值很小可忽略，则有图像知滑块从位置运动到位置过程中滑块对弹簧做的功： （用、、表示）。

（2）在上述基础之上，乙同学也想用上述装置研究弹簧、滑块、沙桶和沙组成的系统机械能是否守恒，他进行了如下操作。在沙桶中加入适量的沙子，使系统处于静止状态，然后用手托住沙桶沿竖直方向运动，使滑块恰好回到（已知）位置，放手后，沙桶下落。该同学为了完成本实验，下列必需的操作是：

A．测量滑块的质量M

B．测量沙和沙桶的总质量m

C．记录系统静止时滑块的位置

D．记录滑块向右运动的最大位置记为

Answer 1

【答案】（1）力传感器的示数为零；弹簧弹力与形变量成线性关系；

（2）CD

【解析】试题分析：（1）第二步当气垫导轨处于水平，弹簧处于原长状态，故此时力传感器的示数为零；

第六步，为弹簧的形变量，则由图像可以知道：弹簧弹力与形变量成线性关系；图像不过原点的可能原因是：横坐标为零的时候，弹力不为零，则弹簧不受外力处于压缩状态；从图像上可以得到，力是均匀增加，则可以用平均力代替，则。

（2）当系统处于静止状态时，则：，当滑块向右运动的最大位置时，系统速度为零，则系统减少的重力势能等于增加的弹性势能即弹力所做的功，即减少的重力势能为：，增加弹性势能为：，故选项CD正确。