Question

【題目】某小組的同學通過設計如下實驗來驗證：“在彈性限度內，勁度系數為k的輕彈簧從形

變量為x到恢復原長的過程中，彈力做的功為的結論。

(1)部分實驗步驟如下：

A.將一輕彈簧放置在水平氣墊導軌的左端，彈簧左端固定，讓彈簧處于自然狀態(tài)。在 彈簧下面的氣墊導軌上水平的固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度線與彈簧的左端剛好對齊，此時彈簧右端在刻度尺上對應的示數為x1，如圖甲所示。

B.用彈簧測力計拉著彈簧右端水平向右緩慢移動，當彈簧測力計的示數為F時，彈簧右端在刻度尺上對應的示數為x2，如圖乙所示（彈簧的形變在彈性限度內）。則此彈簧的勁度系數為____。

C.在水平氣墊導軌的右端合適位置安裝一個光電門（光電門距離彈簧最左端的距離大于x1），如圖丙所示。

D．用天平測得小車（帶有遮光條）的質量為m，用螺旋測微器測遮光條寬度d的結果如圖丁所示，則d=____mm。

E．把小車置于氣墊導軌上，向左推小車使彈簧壓縮一段距離（彈簧與小車未拴接），此時彈簧右端在刻度尺上對應的示數為x3，如圖丙所示（彈簧的形 變在彈性限度內）。由靜止釋放小車，測得小車通過光電門時的遮光時間△t。小車經過光電門時的速度大小為________（用實驗中所測物理量的符號表示）；

(2)在實驗誤差允許的范圍內，若 ____= __（用實驗中所測物理量的符號表示），就可驗證彈力做的功的結論；

(3)同學們在實驗過程中有如下討論，其中對減小實驗誤差有益的說法是____

A．遮光條的寬度越小越好

B.把氣墊導軌左端墊起適當高度來平衡摩擦力

C.計算彈簧勁度系數時，多次測量取平均值

D.向左推小車壓縮彈簧時，彈簧形變量越大越好

Answer 1

【答案】 2.670 C

【解析】（1）根據胡克定律可得，解得；

（2）螺旋測微器的讀數為；

（3）遮光條非常窄，所以通過光電門的平均速度可近似認為是通過光電門的平均速度，故；

（3）彈力做功，動能增加量為，故只要，則結論得證；

（4）如果滑塊經過光電門時的速度很小，即使遮光條的寬度很小，遮光時間也較長，A錯誤；氣墊導軌傾斜，彈簧可能由于自身的重力導致自然長度有誤差，B錯誤；墊高后計算彈簧勁度系數時，多次測量取平均值，有益于減小誤差，C正確；壓縮彈簧時，適量即可，防止超過彈性限度，D錯誤。