题目内容
【题目】由于空间站处于完全失重状态，不能利用天平等仪器测量质量，为此某同学为空间站设计了如图所示(a)的实验装置，用来测量小球质量。图中弹簧固定在挡板上，轨道B处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间。该同学设计的主要实验步骤如下：
(ⅰ)用游标卡尺测量小球的直径d
(ⅱ)将弹簧固定在档板上
(ⅲ)小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x
(ⅳ)由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间t，计算出小球离开弹簧的速度v
(ⅴ) 改变弹簧的压缩量，重复步骤(ⅲ)、(ⅳ)多次
(ⅵ) 分析数据，得出小球的质量
该同学在地面上进行了上述实验，请回答下列问题
(1)步骤(ⅰ)中游标卡尺示数情况如图(b)所示，小球的直径d＝___cm；
(2)某一次步骤(ⅲ) 中测得弹簧的压缩量为1 cm，对应步骤(ⅳ)中测得小球通过光电门的时间为7.50 ms，则此次小球离开弹簧的速度v＝______m/s；
(3)根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图(c)中描出了对应的点，请将(2)问中对应的点描出，并画出v-x图像。
(4)已知实验所用弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x2之间的关系如图(d)所示，实验测得小球的质量为_____kg。
【答案】1.50 2 
0.05
【解析】
游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，游标卡尺不需要估读；根据在极短时间内的平均速度等于瞬时速度得出小球通过光电门时的速度大小；根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图中描出了对应的点，用直线连接；根据能量守恒定律可得
，可得
，分析其斜率求出小球的质量；
(1)游标卡尺的主尺读数为：1.5cm，游标尺上第0个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0×0.1mm=0.0mm=0.00 cm，所以最终读数为：1.5cm+0.00cm=1.50cm；
(2)根据在极短时间内的平均速度等于瞬时速度得：小球通过光电门时的速度大小
(3)根据实验得到的弹簧的形变x与对应的小球速度v在图中描出了对应的点，用直线连接如图所示
；
斜率
，小球速度v与弹簧的形变x为
；
(4)根据能量守恒定律可得，可得
，由弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x2之间的关系图可得
，实验测得小球的质量为
