8.5 实验：验证机械能守恒定律 同步练习-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

实验：验证机械能守恒定律 题型归类 针对性同步练习 题型一 探究弹簧的弹性势能和形变量的关系 1．某研究性学习小组利用如图所示装置探究弹簧的弹性势能与哪些因素有关，实验步骤如下： ①将一长直薄木板上端斜靠在水平桌面右边缘O点，长木板下端固定在水平地面上，测得薄木板和水平面间的夹角为θ； ②将轻弹簧一端固定在光滑水平桌面左边沿的墙面上，弹簧处于原长时，其右端恰好在O点； ③用物块把弹簧压缩到P点，记录P点位置，释放物块，物块落在斜面上的Q点； ④测量物块的质量m，OP的距离x，OQ的距离s； ⑤不改变物块的质量，改变弹簧的压缩量，重复③④的操作； ⑥测得多组数据，画出s﹣x2图像如图乙所示。 已知重力加速度为g，试回答下列问题： （1）物块从桌面边缘滑出的初速度为 　 　（用题中给出的字母表示）。 （2）物块在位置P时，弹簧具有的弹性势能为 　 　。 （3）猜想弹簧的弹性势能Ep与弹簧的形变量x的关系为 　 　。 A．Ep∝ B．Ep∝ C．Ep∝x D．Ep∝x2 2．某同学设计如图甲所示的实验装置来探究弹簧弹性势能与弹簧形变量的关系，弹射器固定放置在水平桌面上，右端与一带有窄片的物块接触，让物块被不同压缩状态的弹簧弹射出去，沿水平桌面上滑行，途中安装一光电门。 （1）为了减小实验误差，弹射器的内壁和桌面应尽可能光滑，同时弹射器出口端距离桌子右边光电门应该 　 　（填“近些”或“远些”）。 （2）如图乙所示，用游标卡尺测得窄片的宽度L为　 　mm。 （3）若物块质量为m，记下某次实验中带有窄片的物块通过光电门的时间△t，则关于弹簧此次弹射物块过程中释放的弹性势能为　 　（用m、L、△t表示）。 3．某同学查资料得知：弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关，并且与形变量的平方成正比。为了验证弹簧弹性势能与其形变量的平方成正比这一结论，他设计了如下实验： ①如图所示，一根带有标准刻度且内壁光滑的直玻璃管固定在水平桌面上，管口与桌面边沿平齐。将一轻质弹簧插入玻璃管并固定左端。 ②将直径略小于玻璃管内径的小钢球放入玻璃管，轻推小球，使弹簧压缩到某一位置后，记录弹簧的压缩量x。 ③突然撤去外力，小球沿水平方向弹出落在地面上。记录小球的落地位置。 ④保持弹簧压缩量不变，重复10次上述操作，从而确定小球的平均落点，测得小钢球的水平射程s。 ⑤多次改变弹簧的压缩量x，分别记作x1、x2、x3…，重复以上步骤，测得小钢球的多组水平射程s1、s2、s3…。 请你回答下列问题： （1）在实验中，“保持弹簧压缩量不变，重复10次上述操作，从而确定小球的平均落点”的目的是减小 　 　（填“系统误差”或“偶然误差”）。 （2）若测得小钢球的质量m、下落高度h、水平射程s，则小球弹射出去时动能表达式为 　 　（重力加速度为g） （3）根据机械能守恒定律，该同学要做有关弹簧形变量x与小钢球水平射程s的图象，若想直观的检验出结论的正确性，应作的图象为 　 　。 A．s﹣x B．s﹣x2 C．s2﹣x D．s﹣x﹣l 4．如图所示。某科技小组利用自己设计的弹簧弹射器探究“弹簧弹性势能与形变量关系”，弹射器水平放置，弹簧被压缩x后释放，将质量为m、直径为d的小球弹射出去。测出小球通过光电门的时间为t。请回答下列问题： （1）为减少实验误差，弹射器出口端距离光电门应该 　 　（选填“近些”或“远些”）。 （2）小球通过光电门的速度大小v＝　 　；（用m、d、t表示），小球弹出过程中弹簧的弹性势能 　 　（选填“增大”或“减小”）。 （3）弹簧的压缩量x越大，小球通过光电门的时间 　 　（选填“越长”或“越短”）。 5．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置，通过打点计时器探究弹簧的弹性势能与形变量的关系。弹簧右端固定在木板上，小车紧靠弹簧左端，但与弹簧不拴接，弹簧与长木板平行。 （1）实验中，为了可以将弹簧对小车的弹力看成是小车所受的合外力，需要进行的一项必须且正确的操作是 　 　（选填选项前的字母） A．将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 （2）在弹簧处于原长的情况下，标记小车右侧边缘（即弹簧左端）的位置O，然后用水平力推小车，将弹簧压缩，标记小车右侧边缘的位置A，测量 　 　即为弹簧的形变量x；给打点计时器通电，撤去推力，弹簧将小车推出。 图乙是在正确操作情况下打出的一条纸带，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v