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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,使弹黄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
ABC
ABC
(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=
m
gs
2
 
4h
m
gs
2
 
4h

(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
减小
减小
(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-△x图线的斜率会
增大
增大
(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
2
2
次方成正比.
分析:本题的关键是通过测量小球的动能来间接测量弹簧的弹性势能,然后根据平抛规律以及动能表达式即可求出动能的表达式,从而得出结论.本题的难点在于需要知道弹簧弹性势能的表达式(取弹簧因此为零势面),然后再根据
E
 
p
=
E
 
k
即可得出结论.
解答:解(1)由平抛规律可知,由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度,进而可求出物体动能,所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h,故选ABC.
(2)由平抛规律应有h=
1
2
gt
2
 
,s=vt,又
E
 
k
=
1
2
mv
2
 
,联立可得
E
 
k
=
m
gs
2
 
4h

(3)若取弹簧原长为零势面,则弹簧的弹性势能可表示为
E
 
p
=
1
2
k
△x
2
 
,由
E
 
p
=
E
 
k
可得s=
2kh
mg
.△x,可见若h不变m增加,则斜率减小;若m不变h增加,则斜率会增大.由
E
 
p
=
1
2
k△x
2
 
可知
E
 
p
△x的2次方成正比.
故答案为(1)ABC
        (2)
m
gs
2
 
4h

        (3)减小,增大,2
点评:明确实验原理,根据相应规律得出表达式,然后讨论即可.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:2013-2014学年浙江省高三上期中考试物理试卷(解析版) 题型:实验题

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,使弹黄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)。

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l。

(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”);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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科目:高中物理 来源:2013-2014重庆名校联盟2014届高三第一次联合考试理综物理试卷(解析版) 题型:实验题

(13分)某同学利用下述装置对轻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,可得弹簧压缩后的弹性势能。回答下列问题:

(1)本实验中可以认为,弹簧被压缩后的弹性势能与小球抛出时的动能相等。已知重力加速度大小为.为求得,至少需要测量下列物理量中的(     )(填正确答案的番号)

A.小球的质量

B.小球抛出点到落地点的水平距离

C.桌面到地面的高度

D.弹簧的压缩量

E.弹簧原长

(2)用所选取的测量量和已知量表示,得=____________.

(3)图(b)中的直线是实验测得的图线,从理论上可推出,如果不变,增加,图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”);如果不变,增加,s—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的表达式可知,的________次方成正比。

 

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科目:高中物理 来源:2015届吉林省龙井市高一下学期期末考试物理卷(解析版) 题型:实验题

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,使弹黄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)。

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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科目:高中物理 来源:2013年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试物理(新课标Ⅱ解析版) 题型:实验题

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)。

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        次方成正比。

 

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