2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究弹簧的弹性势能与形变量的关系（10题）.docx

第PAGE1页（共NUMPAGES1页）

2025年高考物理复习之小题狂练600题（实验题）：探究弹簧的弹性势能与形变量的关系（10题）

一．实验题（共10小题）

1．（2024?沈阳一模）某同学通过查阅资料得知，轻弹簧弹性势能表达式为Ep=12k

（1）实验步骤如下：

①打开气泵电源开关，进气管通气，气垫导轨上只放置滑块（带遮光条），调节气垫导轨水平，直至滑块在导轨上做匀速直线运动；

②用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d，示数如图乙，则d＝mm；

③用两根长度和劲度系数均相同的轻弹簧将滑块与导轨两端相连，光电门固定在滑块的平衡位置处，在平衡位置处两轻弹簧恰好保持原长；

④接通电源，将滑块从平衡位置拉到某一位置（弹簧处于弹性限度内），通过刻度尺测出偏离平衡位置的距离x后静止释放滑块，测量滑块经过光电门时遮光条的挡光时间t；

⑤重复步骤④测出多组x及对应的t；

⑥画出1t-x图像如图

（2）滑块经过光电门时速度可以用表达式v=d

（3）测出物块到某位置时轻弹簧的弹性势能Ep，还必须测量；

A．弹簧原长l

B．当地重力加速度g

C．滑块（含遮光条）的质量m

（4）已知轻弹簧的劲度系数为k，若轻弹簧弹性势能表达式为Ep=12kx2成立，再利用测得的物理量表示

A．1

B．1

C．2

2．（2023?市中区校级一模）某物理活动小组想利用一根压缩的弹簧弹开带有遮光片的滑块来探究弹簧的弹性势能与形变量之间的关系，装置如图（a）所示，将带有刻度尺的长木板水平固定在桌面上，弹簧的左端固定在挡板上，弹簧左端对应刻度尺位置坐标为零，右端与滑块刚好接触（但不连接，弹簧为原长），记录弹簧原长位置，现让滑块压缩弹簧至P点并锁定，P点位置坐标记为x0，然后在木板上弹簧原长位置处固定光电门，位置坐标记为x1。实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图（b）所示，d＝cm；

（2）将光电门连接计时器，解除弹簧锁定，滑块被弹开并沿木板向右滑动，计时器记录遮光片通过光电门的时间Δt，再测量滑块停止时的位置坐标记为x2，若已知遮光片与滑块总质量为m，则弹簧的弹性势能Ep＝（用物理量符号表示）；

（3）改变P点的位置，记录弹簧形变量x1﹣x0的数值，多次重复步骤（2），通过计算得到多组Ep值，选择合适标度在坐标纸上描点作图，即可得到弹簧弹性势能与形变量的关系；

（4）若在实验过程中，某同学用图像法处理数据，以1Δt2为纵坐标，以x为横坐标得图像如图（c）所示，设重力加速度为g，则该同学选择的横坐标x为，由图线可得滑块与木板间的动摩擦因数μ＝

（用物理量的符号表示）。

3．（2023?叙州区校级二模）用如图甲所示的装置研究“轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度形变量”的关系．在光滑的水平桌面上沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与一个小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s（不计空气阻力，当地重力加速度为g）

（1）若要计算弹簧的弹性势能还应测量的物理量有（用相应文字及物理量符号表示）

（2）弹簧的弹性势能Ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为Ep＝（用相关物理量符号来表示）

（3）弹簧的压缩量x与对应的铜球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表乙所示：

根据上面的实验数据，请你猜测弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系（用文字或物理量符号来表示，写出这两个量定性关系即可）

4．（2023?河北一模）（1）如图所示，小球套在光滑细杆上，两条相同弹性橡皮绳一端分别系在挡板A、B上的拉力传感器上，另一端系在小球的两侧。L表示两传感器间的距离，F表示两传感器的示数，实验数据如表：（小球的尺寸远小于L）。由表中数据可知：橡皮绳的原长为cm，橡皮绳的劲度系数为N/m。

F（N）

0.50

1.50

2.50

3.50

4.50

L（cm）

32.00

36.00

40.00

44.00

48.00

（2）某同学利用该装置进一步探究橡皮绳的弹性势能与形变量的关系。该同学主要步骤如下：a、使两拉力传感器相距L1＝62.00cm，固定A、B挡板。b、移动小球使某传感器示数为零，由静止释放小球。c、读出小球经过速度传感器时的速度值。d、分别把两拉力传感器间距改为L2＝46.00cm、L3＝38.00cm，重复上述过程。则：

Ⅰ