专题14探究弹性势能实验-2023届高考物理实验模拟题专项集训

高考物理实验专题最新模拟题精练 专题14. 探究弹性势能实验 1. （2023山东济宁期中）某同学利用图示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g．实验操作如下：a．开始时，系统在一外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，速度传感器测出C的速度为v．b．在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复a． 回答下列问题： （1）该实验中，M和m大小关系必需满足M_____m（选填“小于”、“等于”或“大于”） （2）为便于研究速度v与质量M的关系，每次测C的速度时，C已下降的高度应_____（选填“相同”或“不同”） （3）根据所测数据，为更直观地验证机械能守恒定律，应作出_____（选填“ ”、“”、或“”）图线． （4）根据（3）问的图线，若图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为_____（用题给的已知量表示）． 2.（2022山西考前适应性测试） (5分)回力车,施压拖动后轮卷紧弹簧,放手后弹簧恢复,通过传动系统驱动小车前进。为探究弹簧卷紧后具有的弹性势能,某同学用图(a)所示的方式进行了实验。在长木板的左端垫:上小木块,微调木板的倾斜程度以补偿阻力。拖动后轮卷紧弹簧，接通电源后释放小车,让小车沿木板开始运动。得到的纸带如图(b)所示。0~9是从某点开始选取的计数点,相邻两点间还有四个点未标出，其问距如图所示。已知打点计时器使用交流电的频率为50 Hz ,测得小车的质量为40.0g， 完成下列填空: (1)从图示时刻开始，在弹簧逐渐释放的过程中，小车做加速度_______(填 “不变”“逐渐增大”“逐渐减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)的加速直线运动; (2)在打下_ ___两个相邻计数点 的过程中,弹篑恢复到初始状态; (3)不考虑传动系统的阻力,可估算出弹簀卷紧时具有的弹性势能为_______J。(保留 2位有效数字) 3.（6分）（2020高考模拟示范卷2）某同学准备利用如图装置探究劲度系数较大的轻质弹簧T的弹性势能与其压缩量之间的关系．图中B为一固定在桌面．带有刻度的平直光滑导轨，小盒C用轻绳悬挂于O点，弹簧T左端固定，用小球A沿导轨B向左挤压弹簧，释放后球A弹出，射入一较重的小盒C中与小盒C一起向右摆动，摆动的最大角度θ可以被准确测出．球A射入盒C后两者的重心重合，重心距悬点O的距离为L．试问： （1）欲完成此探究实验，该同学在实验过程中除了要测量最大摆角θ和重心距悬点O的距离L外，还需要测量哪些物理量？写出这些物理量及其字母代号．_________________ （2）通过上述的物理量可求出弹簧T将球A弹出时释放的弹性势能EP．写出其计算表达式（无需书写推导过程）．___________________________ （3）下面是本实验中的几个步骤：①按实验装置安装好器材；②用刻度尺测定C的重心到悬点O的距离L； ③反复调节盒C的位置，使其运动轨迹平面与光滑轨道在同一平面内，且盒C静挂，开口正对导轨末端，A．C两者重心同高；④用球A压缩弹簧，使其重心处于轨道的某一刻度线上，记录此时的读数；⑤释放A球，让它射入盒C中，一起与C摆动到最大高度；⑥记录最大摆角θ；⑦处理数据，得出结论．在上述步骤中还缺少哪些主要步骤？请你写出来．___________________ （4）该实验除了要保证光滑导轨水平．小球A能正射入小盒C并与C一起运动以外，还应注意些什么？____________________ 4．（7分）(2022广东省惠州市二模)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压缩量的关系． ①如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，有数据算得劲度系数k＝　50　N/m．（g取10m/s2） 砝码质量（g） 50 100 150 弹簧长度（cm） 8.63 7.64 6.62 ②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（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　相等　． 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　滑块的动能　． ④重复③中的操作，得到v与x的关系如图（c）．有图可知，v与x成　正比　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　压缩量的平方　成正比． 5.（5分）（2020河北保定一模）某同学查资料得知：弹簧的