Question

【题目】某小组的同学通过设计如下实验来验证：“在弹性限度内，劲度系数为k的轻弹簧从形

变量为x到恢复原长的过程中，弹力做的功为的结论。

(1)部分实验步骤如下：

A.将一轻弹簧放置在水平气垫导轨的左端，弹簧左端固定，让弹簧处于自然状态。在 弹簧下面的气垫导轨上水平的固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的左端刚好对齐，此时弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x1，如图甲所示。

B.用弹簧测力计拉着弹簧右端水平向右缓慢移动，当弹簧测力计的示数为F时，弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x2，如图乙所示（弹簧的形变在弹性限度内）。则此弹簧的劲度系数为____。

C.在水平气垫导轨的右端合适位置安装一个光电门（光电门距离弹簧最左端的距离大于x1），如图丙所示。

D．用天平测得小车（带有遮光条）的质量为m，用螺旋测微器测遮光条宽度d的结果如图丁所示，则d=____mm。

E．把小车置于气垫导轨上，向左推小车使弹簧压缩一段距离（弹簧与小车未拴接），此时弹簧右端在刻度尺上对应的示数为x3，如图丙所示（弹簧的形 变在弹性限度内）。由静止释放小车，测得小车通过光电门时的遮光时间△t。小车经过光电门时的速度大小为________（用实验中所测物理量的符号表示）；

(2)在实验误差允许的范围内，若 ____= __（用实验中所测物理量的符号表示），就可验证弹力做的功的结论；

(3)同学们在实验过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是____

A．遮光条的宽度越小越好

B.把气垫导轨左端垫起适当高度来平衡摩擦力

C.计算弹簧劲度系数时，多次测量取平均值

D.向左推小车压缩弹簧时，弹簧形变量越大越好

Answer 1

【答案】 2.670 C

【解析】（1）根据胡克定律可得，解得；

（2）螺旋测微器的读数为；

（3）遮光条非常窄，所以通过光电门的平均速度可近似认为是通过光电门的平均速度，故；

（3）弹力做功，动能增加量为，故只要，则结论得证；

（4）如果滑块经过光电门时的速度很小，即使遮光条的宽度很小，遮光时间也较长，A错误；气垫导轨倾斜，弹簧可能由于自身的重力导致自然长度有误差，B错误；垫高后计算弹簧劲度系数时，多次测量取平均值，有益于减小误差，C正确；压缩弹簧时，适量即可，防止超过弹性限度，D错误。