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某同学利用自己设计的弹簧弹射器做“验证弹簧弹性势能Ep=12kx2(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)”的实验,装置如图a所示.水平放置的弹射器将质量为m的小球弹射出去,测出小球
题目详情
某同学利用自己设计的弹簧弹射器做“验证弹簧弹性势能Ep=
kx2(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)”的实验,装置如图a所示.水平放置的弹射器将质量为m的小球弹射出去,测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为t.用刻度尺测出弹簧的压缩量为x,甲、乙光电门间距为L,忽略一切阻力.
①小球被弹射出的速度大小v=___,求得弹簧弹性势能Ep=___;(用题目中的字母符号表示)
②该同学测出多组数据,计算并画出如图b所示Ep与x2的关系图线,从而验证了它们之间的关系.根据图线求得弹簧的劲度系数k=___N/m;
③如图b所示,当x2=4×10-4m2时,弹簧的弹力为___N.
④由于重力作用,小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转,这对实验结果___(填“有”或“无”)影响.
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①小球被弹射出的速度大小v=___,求得弹簧弹性势能Ep=___;(用题目中的字母符号表示)
②该同学测出多组数据,计算并画出如图b所示Ep与x2的关系图线,从而验证了它们之间的关系.根据图线求得弹簧的劲度系数k=___N/m;
③如图b所示,当x2=4×10-4m2时,弹簧的弹力为___N.
④由于重力作用,小球被弹射出去后运动轨迹会向下有所偏转,这对实验结果___(填“有”或“无”)影响.
▼优质解答
答案和解析
(1)由图可知,弹簧在小球进入光电门之前就恢复形变,故其弹射速度为通过光电门的水平速度:v=
,由能量守恒得:
Ep=
mv2=
×m×(
)2=
(2)由图中数据带入公式:EP=
kx2,
得:0.01=
×k×1×10-4,
解得:k=200N/m
(3)由F=kx可得,当x=0.02m时,弹力为:F=200×0.02=4N;
(4)由力作用的独立性可知,重力不影响弹力做功的结果,有没有重力做功,小球的水平速度不会变化
故答案为:(1)
,
;(2)200;(3)4;(4)无
L |
t |
Ep=
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2 |
L |
t |
mL2 |
2t2 |
(2)由图中数据带入公式:EP=
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得:0.01=
1 |
2 |
解得:k=200N/m
(3)由F=kx可得,当x=0.02m时,弹力为:F=200×0.02=4N;
(4)由力作用的独立性可知,重力不影响弹力做功的结果,有没有重力做功,小球的水平速度不会变化
故答案为:(1)
L |
t |
mL2 |
2t2 |
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