题目内容

某同学为了测定一根轻弹簧压缩到最短时具有的弹性势能的大小,将弹簧的一端固定在光滑水平桌面上,桌面离地面的高度为h,如图所示,用已知质量为m的钢球将弹簧压缩至最短,而后突然释放,弹簧的弹性势能转化为钢球的动能,钢球将沿水平方向飞出桌面,实验时

(1)还需要测定的物理量是____                          
(2)计算弹簧最短时弹性势能的关系式是              。
(1)桌面高度h和钢球落地点与桌面边缘的水平距离S (2)

试题分析:(1)释放弹簧后,弹簧储存的弹性势能转化为小球的动能 ①,
故需测量最大速度;小球接下来做平抛运动,要测量初速度,
还需要测量测量平抛的水平位移和高度;
对于平抛运动,有:  ②,  ③,
由①②③式可解得:
点评:本题关键是通过平抛运动测量初速度,从而测量出弹簧释放的弹性势能,也就是弹簧储存的弹性势能.
练习册系列答案
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(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的__________(填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为________mm。

(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的PQ间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在MN间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示。
 
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH—I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________(保留2位有效数字)。
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向_______(填“a”或“b”),S2掷向_______(填“c”或“d”)。

为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。
(1) ①如图所示,一竖直的半圆形光滑轨道与一光滑曲面在最低点平滑连接,一小球从曲面上距水平面高处由静止释放,恰好通过半圆最高点,则半圆的半径=                

②用游标卡尺测量小球的直径,如图所示的读数是     mm。

(2)在用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中,打点计时器接在频率为的交流电源上,从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图乙所示,选取纸带上打出的连续4个点,各点距起始点O的距离分别为,已知重锤的质量为,当地的重力加速度为,则:
①从打下起始点到打下点的过程中,重锤重力势能的减少量为        ,重锤动能的增加量为         
②若,且测出,可求出当地的重力加速度            


(3)实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电流表与较大的电阻的串联。现要测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:
①待测电压表(量程3V,内阻约3kΩ待测)一只;②电流表(量程3A,内阻0.01Ω)一只;③电池组(电动势约为3V,内阻不计);④滑动变阻器一个;⑤变阻箱(可以读出电阻值,0-9999Ω)一个;⑥开关和导线若干。
某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是      (填“甲”或“乙”)电路。

(2)用你选择的电路进行实验时,闭合电键S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的读数U和                    (填上文字和符号);
(3)由所测物理量选择下面适当坐标轴,能作出相应的直线图线,最方便的计算出电压表的内阻:
A.B.C.D.
(4)设直线图像的斜率为、截距为,请写出待测电压表内阻表达式             

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