2020版高考物理100考点最新模拟题千题精练专题7.13探究弹性势能实验（含解析）

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1、专题7.13探究弹性势能实验1.（2019甘肃兰州一模）某探究小组在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系，如图所示，在导轨的左端固定一挡板，在滑块的左端固定一个轻质弹簧，把气垫导轨调节水平以后，先缓慢向左移动滑块压缩弹簧，在刻度尺上测出弹簧的压缩量l再把滑块由静止释放，弹簧离开挡板后，测出遮光条通过光电门的时间△t。改变弹簧的压缩量，重复上面的实验。已知滑块和遮光条的总质量为m，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能Ep。(1)该实验还需要测量的物理量是______________________；(2)该小组计算弹性势能的表达式是Ep=_

2、_____________________；(3)在多次测量后，该小组画出了Ep－、Ep－l、Ep－l2的函数关系图象，发现只有Ep－l2的关系是一条过原点的直线，由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。【参考答案】（1）遮光条的宽度d（2）Ep=m（）2。（3）弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或Ep=kl2）【名师解析】(1)该实验还需要测量的物理量是遮光条的宽度d。(2)根据机械能守恒定律，弹簧弹性势能转化为动能，滑块速度v=。该小组计算弹性势能的表达式是Ep=mv2=m（）2。(3)在多次测量后，该小组画出了Ep－、Ep－l

3、、Ep－l2的函数关系图象，发现只有Ep－l2的关系是一条过原点的直线，由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或Ep=kl2）。2．(2016·四川卷)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________.

4、(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________.A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________.A．增大　　　　　　　　　B．减小　　　　　　　　C．不变【名师解析】　(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，滑块运动到O点离开弹簧，在OBC之间做匀速运动，则滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝.(2)根据功能关系，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，故为求出弹簧的弹性势能，还需要测量滑块(含遮光片)的质量，选项C正确．(3)增大A、O之间的距离x，弹簧的弹性势能增加，滑块获得的动能

5、增加，速度增大，计时器显示时间t将减小，选项B正确．【参考答案】　(1)v＝　(2)C　(3)B3．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

6、答案标号)。A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离sC．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量ΔxE．弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek＝________。(3)图中的直线是实验测量得到的sΔx图线。从理论上可推出，如果h不变。m增加，sΔx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，sΔx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与Δx的______次方成正比。【名师解析】：(1)利用平抛运动规律，测量出平抛运动的初速

7、度v0。由s＝v0t，h＝gt2，联立解得v0＝s。要测量小球速度，需要测量小球抛出点到落地点的水平距离s，桌面到地面的高度h；由Ek＝mv知，还需要测量小球的质量m，因弹簧劲度系数未知，D、E错误，A、B、C正确。(2)小球抛出时的动能Ek＝mv＝。(3)弹簧的弹性势能Ep＝Ek＝mv＝，即s＝2，根据题目所给的直线关系可知，s与Δx成正比，而Ep与s2成正比，故Ep应与Δx的2次方成正比，即s⇔2Δx，sΔx图线的斜率正比于，如果h不变，m增加，sΔx图线的斜率将会减小；如果m不变，h增加，则sΔx图线的斜率会增大。【参考答案】：(1)ABC　(2)

8、　(3)减小　增大　24.某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与