Question

【題目】（1）為探究彈簧的彈力與形變量的關系（形變在彈性限度之內），甲同學設計了如下實驗，裝置圖如下：

第一步，調節彈簧與力傳感器和滑塊連接點位置，使彈簧與氣墊導軌平行。

第二步，調節氣墊導軌處于水平。調節氣墊導軌的螺釘，若 ，則表示氣墊導軌已經調整水平。并記錄此時滑塊的位置。

第三步，把沙桶和滑塊通過快過定滑輪的細線鏈接起來，調節滑輪高低使得細線與導軌平行。

第四步，往沙桶里加入適量的細沙，記錄滑塊靜止時的位置及力傳感器的示數。

第五步，重復第四步實驗多次，依次記錄滑塊的位置、……及相應的力傳感器的示數、……。

第六步，在坐標紙上作出F與圖像，如上圖，則可得結論： 。

圖像不過原點的可能原因是： ；若縱截距值很小可忽略，則有圖像知滑塊從位置運動到位置過程中滑塊對彈簧做的功： （用、、表示）。

（2）在上述基礎之上，乙同學也想用上述裝置研究彈簧、滑塊、沙桶和沙組成的系統機械能是否守恒，他進行了如下操作。在沙桶中加入適量的沙子，使系統處于靜止狀態，然后用手托住沙桶沿豎直方向運動，使滑塊恰好回到（已知）位置，放手后，沙桶下落。該同學為了完成本實驗，下列必需的操作是：

A．測量滑塊的質量M

B．測量沙和沙桶的總質量m

C．記錄系統靜止時滑塊的位置

D．記錄滑塊向右運動的最大位置記為

Answer 1

【答案】（1）力傳感器的示數為零；彈簧彈力與形變量成線性關系；

（2）CD

【解析】試題分析：（1）第二步當氣墊導軌處于水平，彈簧處于原長狀態，故此時力傳感器的示數為零；

第六步，為彈簧的形變量，則由圖像可以知道：彈簧彈力與形變量成線性關系；圖像不過原點的可能原因是：橫坐標為零的時候，彈力不為零，則彈簧不受外力處于壓縮狀態；從圖像上可以得到，力是均勻增加，則可以用平均力代替，則。

（2）當系統處于靜止狀態時，則：，當滑塊向右運動的最大位置時，系統速度為零，則系統減少的重力勢能等于增加的彈性勢能即彈力所做的功，即減少的重力勢能為：，增加彈性勢能為：，故選項CD正確。