1、实验题 某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的关系
①如图23（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上来源:91 考试网端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k=?N/m。（g取9.80m/s2）
砝码质量（g）
| 50
| 100
| 150
|
弹簧长度（cm）
| 8.62
| 7.63
| 6.66
|
②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图23（b）所示：调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小?。
③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为?。
④重复③中操作，得到v与x的关系如图23（c）。由图可知，v与x成?关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的?成正比。
参考答案：①50N/m（49.5～50.5）?②相等?③动能?④正比；x2（或压缩量的平方）
本题解析：①据
，
，有：
，则
，同理可以求得：
，则劲度系数为：
。[②使滑块通过两个光电门时的速度相等，则可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动；③弹性势能转化为滑块的动能；④图线是过原点的倾斜直线，所以v与x成正比；弹性势能转化为动能，即
，即弹性势能与速度平方成正比，又由v与x成正比，则弹性势能与压缩量的平方成正比。
本题难度：一般
2、简答题 （1）某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图1所示．该实验始终在弹簧的弹性限度内进行．由右图可知该弹簧的自然长度为______?cm．
（2）在验证机械能守恒定律实验时：
①关于本实验的叙述中，正确的有______
A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力
B、需用天平测出重锤的质量
C、打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤
E、打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式mg△h=
mv2，来验证机械能是否守恒
F、验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面
②验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲同学用v=gt来计算，乙同学用vn=来计算．其中______同学的计算方法更符合实验要求．重力加速度g的数值，甲同学用9.8m/s2代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中______同学的做法是正确的．
③甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量△Ep略大于动能的增加量△Ek，乙同学发现△Ep＜△Ek，实验过程中肯定存在错误的是______同学．
本实验中引起误差的主要原因是______．
④在一次实验中，重物自由下落时纸带上打出一系列的点，如图2所示，纸带中相邻两计数点间的时间间隔为0.04秒，那么重物下落过程中的实际加速度a=______?m/s2．（结果保留三位有效数字）
参考答案：（1）由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长为10cm，
（2）①A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力，故A正确．
B、因为我们是比较mgh、12mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故B错误．
C、打点计时器应该使用交流电源，故C错误．
D、用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤，故D正确．
E、打出的纸带中，点迹清晰，运用公式mg△h=12mv2，必须是准确找出起始点，故E错误．
F、验证机械能是否守恒不需要确定重力势能的参考平面，故F错误．
故选AD．
②在验证机械能守恒的实验中，由于存在阻力物体实际下落的加速度小于重力加速度，所以不应当用重力加速度g来表示某位置的速度，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上点时小车的瞬时速度大小，所以乙同学的计算方法更符合实验要求，
关于重力加速度g的数值，应该用当地的实际重力加速度代入，所以丙同学的做法是正确的．
③由于纸带通过时受到较大的阻力和重锤受到的空气阻力，重力势能有相当一部分转化给摩擦产生的内能，所以重力势能的减小量明显大于动能的增加量．
所以实验过程中肯定存在错误的是乙同学，本实验中引起误差的主要原因是重锤下落过程中存在着阻力作用．
④根据运动学公式得：△x=at2，
a=XCD-XBCT2=9.38m/s2．
故答案为：（1）10cm?
（2）①AD?
②乙、丙?
③乙、重锤下落过程中存在着阻力作用?
④9.38．
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 如图所示，将一个质量为m的球固定在弹性杆AB的上端，今用测力计沿水平方向缓慢拉球，使杆发生弯曲，在测力计的示数逐渐增大的过程中，AB杆对球的弹力方向为?
[? ]
A．始终水平向左
B．始终竖直向上
C．斜向左上方，与竖直方向的夹角逐渐增大
D．斜向左下方，与竖直方向的夹角逐渐增大
参考答案：C
本题解析：
本题难度：简单
4、选择题 下列说法中正确的是（ ）
A．两个接触的物体间一定有弹力
B．压力、支持力都是弹力
C．非常硬的物体不会产生形变
D．弹簧的劲度系数k与拉力有关，拉力越大，劲度系数越大
参考答案：A、弹力产生的条件：相互接触且相互挤压，故A错误；
B、压力、支持力从性质上分都是弹力，故B正确；
C、任何物体都可以发生形变，故C错误；
D、弹簧的劲度系数k与弹簧的材料、粗细、长短等有关，与拉力无关，故D错误．
故选B．
本题解析：
本题难度：简单
5、实验题 如图所示，为验证机械能守恒定律的实验中打出的纸带，在纸带上选取连续的五个打印点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为
，点A、C间的距离为
，点C、E间的距离为为
，使用交流电的频率为
。
在实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测量阻力的大小。
若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是?。
试用这些物理量和纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为
F ＝ ?.
参考答案：重锤的质量m（2分），mg - m（x2-x1）f2/4（3分）
本题解析：还需要测量的物理量是重锤的质量m．
重物下落过程中受重力mg和阻力F，根据牛顿第二定律得：
利用匀变速直线运动的推论
，联立可得
点评：纸带问题的处理是力学实验中常见的问题．我们可以纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
本题难度：简单
考试问吧
