Question

【題目】某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖所示，輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。

(1)打點計時器使用的電源是________

A．直流電源 B．交流電源 C．都可以

(2)實驗中涉及下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點計時器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是__________________________(填入代表步驟的序號)。

(3)如圖中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果。打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，物塊質量為200g。比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大，相應的彈簧的彈性勢能為________ J（結果保留兩位有效數字）。

(4)若實際中物塊與桌面間的動摩擦因數為，開始時彈簧的壓縮量為，物塊的質量為m，當彈簧恢復原長時物塊獲得的速度大小為v，，則開始時彈簧的彈性勢能表達式為________________。

Answer 1

【答案】B ④①③② M 0.17

【解析】

(1)打點計時器使用的電源是交流電源，故選項B正確；

(2)實驗中應先向物塊推到最左側，測量壓縮量，再把紙帶向左拉直；先接通電源，穩定后再釋放紙帶；故步驟為④①③②；

(3)因彈簧的彈性勢能轉化為物體的動能，則可知離開時速度越大，則彈簧的彈性勢能越大，由圖可知中的速度要大于中速度，故說明紙帶對應的彈性勢能大；

由于物體離開彈簧后做勻速直線運動，因此其速度，相應的彈簧的彈性勢能為；

(4)根據能量守恒定律可得開始時彈簧的彈性勢能等于彈簧恢復原長時物塊獲得的動能和實際中物塊與桌面間的摩擦生熱的內能之和，即開始時彈簧的彈性勢能為