题目内容

【题目】某小组的同学通过设计如下实验来验证:“在弹性限度内,劲度系数为k的轻弹簧从形

变量为x到恢复原长的过程中,弹力做的功为的结论。

(1)部分实验步骤如下:

A.将一轻弹簧放置在水平气垫导轨的左端,弹簧左端固定,让弹簧处于自然状态。在 弹簧下面的气垫导轨上水平的固定一把刻度尺,刻度尺的零刻度线与弹簧的左端刚好对齐,此时弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x1,如图甲所示。

B.用弹簧测力计拉着弹簧右端水平向右缓慢移动,当弹簧测力计的示数为F时,弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x2,如图乙所示(弹簧的形变在弹性限度内)。则此弹簧的劲度系数为____

C.在水平气垫导轨的右端合适位置安装一个光电门(光电门距离弹簧最左端的距离大于x1),如图丙所示。

D.用天平测得小车(带有遮光条)的质量为m,用螺旋测微器测遮光条宽度d的结果如图丁所示,则d=____mm

E.把小车置于气垫导轨上,向左推小车使弹簧压缩一段距离(弹簧与小车未拴接),此时弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x3,如图丙所示(弹簧的形 变在弹性限度内)。由静止释放小车,测得小车通过光电门时的遮光时间△t。小车经过光电门时的速度大小为________(用实验中所测物理量的符号表示);

(2)在实验误差允许的范围内,若 ____= __(用实验中所测物理量的符号表示),就可验证弹力做的功的结论;

(3)同学们在实验过程中有如下讨论,其中对减小实验误差有益的说法是____

A.遮光条的宽度越小越好

B.把气垫导轨左端垫起适当高度来平衡摩擦力

C.计算弹簧劲度系数时,多次测量取平均值

D.向左推小车压缩弹簧时,弹簧形变量越大越好

【答案】 2.670 C

【解析】1)根据胡克定律可得,解得

2螺旋测微器的读数为

3遮光条非常窄,所以通过光电门的平均速度可近似认为是通过光电门的平均速度,故

3)弹力做功,动能增加量为,故只要,则结论得证;

4如果滑块经过光电门时的速度很小,即使遮光条的宽度很小,遮光时间也较长A错误气垫导轨倾斜,弹簧可能由于自身的重力导致自然长度有误差,B错误;垫高后计算弹簧劲度系数时,多次测量取平均值,有益于减小误差,C正确;压缩弹簧时,适量即可,防止超过弹性限度,D错误。

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