類比是科學(xué)思維中的重要方法。
（1）某同學(xué)做“探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，正確畫出了彈簧彈力F和形變量x的圖像，如圖乙所示。他根據(jù)圖像斜率求出彈簧的勁度系數(shù)為k。之后他思考該實(shí)驗(yàn)過程克服彈力做功等于彈性勢能增量，并求出彈性勢能EP隨x變化的表達(dá)式，因?yàn)檫@一過程彈力是變力做功，所以他類比了勻變速直線運(yùn)動v-t圖像求位移的微元求和法。請你利用這一方法寫出彈性勢能EP隨x變化的表達(dá)式，取原長為彈性勢能零勢能點(diǎn)。
（2）當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時(shí)，電容C與極板的正對面積S、極板間距離d的關(guān)系為C=S4πkd，k為靜電力常量。對給定的平行板電容器充電，當(dāng)該電容器極板所帶電荷量Q變化時(shí)，兩極板間的電勢差U也隨之變化。
①在如圖丙所示的坐標(biāo)系中畫出電容器極板間電勢差U與帶電量Q的關(guān)系圖像。電容器儲存的電能等于電源搬運(yùn)電荷從一個(gè)極板到另一個(gè)極板過程中，克服電場力所做的功。這一過程與克服彈力做功等于彈性勢能增量類似，與之類比，推導(dǎo)電容器儲存的電能EP表達(dá)式。
②若保持平行板電容器帶電量Q、極板正對面積S不變，兩極板間為真空，將板間距離由d1增大到d2，需要克服電場力做多少功？
③如果我們把單位體積內(nèi)的電場能定義為電場能量密度，用We表示。試證明真空中平行板電容器的電場能量密度和兩板間的電場強(qiáng)度平方成正比。（忽略兩板外的電場）
C
=
S
4
πkd
【考點(diǎn)】探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：101引用：1難度：0.2
相似題
-
1．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示彈力F與彈簧長度l關(guān)系圖線（不計(jì)彈簧重力），該彈簧原長l0=cm。實(shí)驗(yàn)得出彈簧彈力與形變量成正比，該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m。發(fā)布：2024/11/28 13:30:2組卷：62引用：6難度：0.8 -
2．在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈簧彈力與彈簧長度的圖像如圖所示。下列表述正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/20 18:30:1組卷：283引用：4難度：0.6 -
3．某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，做實(shí)驗(yàn)研究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系．下表是她的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)時(shí)彈力始終未超過彈性限度，彈簧很輕，自身重量可以不計(jì)．
（1）已知該同學(xué)用最小刻度為毫米的刻度尺測量彈簧總長度，則上面表格中數(shù)據(jù)記錄有錯(cuò)誤的是第組．（填序號）序號 1 2 3 4 5 6 7 砝碼質(zhì)量m/g 0 30 60 90 120 150 180 彈簧總長度l/cm 6.01 7.2 8.29 9.5 10.60 11.80 13.09
（2）該同學(xué)欲根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出彈簧總長度與砝碼質(zhì)量的關(guān)系圖線
①在圖中補(bǔ)出未描的數(shù)據(jù)點(diǎn)（數(shù)據(jù)點(diǎn)用“+”表示）
②在圖中畫出擬合的圖線
（3）從圖象可以得到：該同學(xué)使用的彈簧系數(shù)為k=N/cm（g=10N/kg,保留一位小數(shù)）發(fā)布：2024/11/30 8:0:1組卷：15引用：1難度：0.5
把好題分享給你的好友吧~~