12.
(2024高一下·湖北月考)
某同学查阅资料得知:若弹簧劲度系数为
k , 弹性形变为
x , 则其弹性势能
。据此设计了如图甲所示的的实验装置来验证系统的机械能守恒:铁架台上竖直悬挂一个轻弹簧,弹簧下端连接一质量为
m的小钢球,小钢球平衡时的位置记为
O , 在
O处安装一光电计时器,
O正下方桌面设置位移传感器。现把小钢球竖直托高到弹簧刚好处于原长的位置
A点,由静止释放,光电计时器测出第一次下落过程中小钢球挡光时间
, 同时由位移传感器在计算机上得到小钢球相对
O点的位移-时间图像如图乙所示,从图像中可读出
的数值。用刻度尺测得小钢球的直径为
D ,
D远小于
AO之间的距离,重力加速度为
g , 弹簧始终处于弹性限度内且不能对光电门造成有效挡光。问: