(8分)一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为 ;
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/cm |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
3.50 |
小球飞行水平距离s/m |
2.01 |
3.00 |
4.01 |
4.96 |
6.01 |
6.97 |
结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为 ;
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为 ;
(4)若该同学在完成图乙实验的过程中,弹簧与桌子右边缘不垂直,用(3)问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际 (选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
(6分)用图甲所示的电路测定某电源的电动势和内阻,R为电阻箱,阻值范围0~9999Ω,R0是保护电阻,电压表内阻对电路的影响可忽略不计。
该同学连接好电路后,闭合开关S,改变电阻箱接入电路的电阻值,读取电压表的示数。根据读取的多组数据,他画出了图乙所示的图像。
(1)在图乙所示图像中,当=0.10V-1时,外电路处于 状态。(选填“通路”、“断路”或“短路”)。
(2)根据该图像可求得该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
(4分)在“描绘电场等势线”的实验中,有同学想模拟负点电荷附近电场在一个平面上的等势线,他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸,并用图钉固定,然后在导电纸中央平放上一个小圆柱形电极A,如图所示。则通电时应将电极A接在电源的 (选填“正极”或“负极”),本实验还需要一个 电极(请写出形状)连接电源。
(6分)左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置,灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰,在图示的情况下,从肥皂薄膜的 (选填“右面”或“左面”)观察时,可看到黄黑相间的 (选填“水平”、“竖直”或“倾斜”)干涉条纹。当用白光照射肥皂薄膜时,可观察到 (选填“黑白”或“彩色”)的干涉条纹。
将一个物体以初动能E0竖直向上抛出,设所受阻力大小恒定,落回地面时物体的动能为E0/2。若将它以初动能4E0竖直向上抛出,则它在上升到最高点的过程中,重力势能变化了 ;落回地面时的动能为 。
如图所示,abcd为单匝矩形线圈,边长ab=10cm,bc=20cm。该线圈的一半位于具有理想边界、磁感应强度为0.1T、宽为20cm的匀强磁场中,磁场方向与线圈平面垂直。若线圈绕通过ab边的轴以100p rad/s的角速度匀速旋转,当线圈由图示位置转过180°的过程中,感应电动势的平均值为 V;当线圈由图示位置转过90°时的瞬时感应电动势大小为 V。