实验二 探究弹力和弹簧伸长量的关系（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料

实验二 探究弹力和弹簧伸长量的关系（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料

‎1．下列关于“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”实验的说法正确的是(　　)‎ A．实验中弹力F的具体数值必须计算出来 B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度l代替伸长量x，F－l图象也是过原点的一条直线 C．利用F－x图象可求出k值，其中F为弹簧弹力，x为弹簧伸长量 D．实验时要把所有点连到直线上，才能得到真实规律 ‎2．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．‎ ‎(1)为完成实验，还需要的实验器材有：______________．‎ ‎(2)实验中需要测量的物理量有：________________．‎ ‎(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是由于______________________________．‎ ‎(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：‎ A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；‎ B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；xk,w ‎ C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；‎ D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；‎ E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；‎ F．解释函数表达式中常数的物理意义；‎ G．整理仪器．‎ 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：________．‎ ‎3．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为‎50 g，重力加速度g＝‎9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.‎ 解析：增加一个钩码，弹簧的拉力增加ΔF＝mg＝0.49 N，弹簧的伸长量增加Δx＝‎7 mm＝7×10－‎3 m，故弹簧的劲度系数为k＝＝ N/m＝70 N/m.‎ 挂三个钩码时，x′＝＝ m＝2.10×10－‎2 m＝‎‎2.10 cm 答案：70　2.10‎ ‎4．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝____cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是‎50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________N(当地重力加速度g＝‎9.8m/s2)．要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是________．作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．‎ ‎5．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．‎ ‎(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．‎ ‎(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.‎ ‎(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝________ cm.‎ 解析：(1)为了刻度尺读数准确，要求刻度尺保持竖直．(2)由胡克定律可得F＝k(x－x0)，可知：图线与x轴的截距大小等于弹簧的原长，即x0＝‎4 cm；图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得F＝k(x－x0)，代入数据得x＝‎10 cm. ‎ 答案：(1)竖直　(2)4　50　(3)10‎ ‎6.在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行 测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示．根据图象回答以下问题．‎ ‎(1)弹簧的原长为________．‎ ‎(2)弹簧的劲度系数为________．‎ ‎(3)分析图象，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________．‎ ‎7．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝‎4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示.‎ 钩码个数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 弹力F/N ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ 弹簧的长度x/cm ‎7.0‎ ‎9.0‎ ‎11.0‎ ‎13.0‎ ‎15.0‎ ‎(1)根据表中数据在下图中作出F－x图线；‎ ‎(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m；‎ ‎(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是_________________．‎ 解析：(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上．这时所作直线应尽量多的通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧．明显与其他的点相差很远的点应该舍去．该题中所给出数据恰好可以在一条直线上，所以直接描 ‎ ‎ ‎(2)50　 (3)弹簧自身重力的影响 ‎8．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．‎ ‎(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．‎ ‎(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加‎10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表．‎ 代表符号 L0‎ Lx L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ 数值(cm)‎ ‎25.35‎ ‎27.35‎ ‎29.35‎ ‎31.30‎ ‎33.4‎ ‎35.35‎ ‎37.40‎ ‎39.30‎ 表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．‎ ‎(3)如图所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L‎0”‎或“Lx”)．‎ ‎(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取‎9.8 m/s2)．‎ 解析：(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．‎ ‎(2)弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为‎1 mm.‎ ‎9.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．‎ ‎(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图中，请作出F－L图线．‎ ‎(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.‎ ‎(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写实验测得的具体数据)．‎ ‎(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于___________________；缺点在于_________________．‎ 解析：(1)F－L图线如图所示．‎ 缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．‎ 答案：(1)见解析图　(2)5　20　(3)、(4)见解析 ‎10.( 1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图甲所示的FL图象。由图象可知：弹簧原长L0＝________cm，由此求得弹簧的劲度系数k＝________N/m。‎ ‎(2)如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1 N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为________cm。由此可推测图乙中所挂钩码的个数为________个。‎ ‎11．在测量弹簧的劲度系数时，将弹簧自然悬挂，长度记为L自，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L0；在砝码盘中每次增加‎10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：‎ 代表符号 L自 L0‎ L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ 数值(cm)‎ ‎5.35‎ ‎7.35‎ ‎9.35‎ ‎11.30‎ ‎13.4‎ ‎15.35‎ ‎17.40‎ ‎19.30‎ ‎(1)表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为________。‎ ‎(2)如图所示是该同学根据表中数据作的图线，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与______的差值(填“L自”或“L‎0”‎)。‎ ‎(3)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过分析图和表可知砝码盘的质量为________ g(结果保留两位有效数字，重力加速度g取‎9.8 m/s2)。‎ 解析：(1)长度L3记录不规范，刻度尺的最小分度为‎1 mm。(2)从题图中看出x＝0时，m＝0，即不放砝码时所对应的横轴是弹簧长度与L0的差值。‎ ‎(3)弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝4.9 N/m，根据胡克定律得F＝kΔx＝4.9×(0.073‎ ‎ 5－0.053 5)N＝0.098 N，砝码盘的质量为 kg＝‎10 g。‎ 答案：(1)L3　‎1 mm　(2)L0　(3)4.9　10‎ ‎12.在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1所示对弹簧甲进行探究，然后把等长的弹簧乙(直径小于甲)套在弹簧甲内，两弹簧悬挂在同一点按图2所示进行探究。在弹性限度内，将质量m＝‎50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，测得图1、图2中弹簧的长度L1、L2如下表所示。‎ 钩码个数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ L1/cm ‎30. 02‎ ‎31.02‎ ‎32.02‎ ‎33.02‎ L2/cm ‎29.33‎ ‎29.65‎ ‎29.97‎ ‎30.29‎ 已知重力加速度g＝‎9.8 m/s2，计算弹簧甲的劲度系数k1＝________ N/m，弹簧乙的劲度系数k2＝________ N/m。(结果保留三位有效数字)‎ 答案：49.0　104‎ ‎13． (1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图a所示的F L图像，由图像可知：弹簧原长L0＝________ cm，求得弹簧的劲度系数k＝________ N/m。‎ ‎(2)按如图b的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1 N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图b，则指针所指刻度尺示数为________ cm。由此可推测图b中所挂钩码的个数为________个。‎ 解析： (1)由胡克定律F＝k(L－L0)，结合题图a中数据得：L0＝‎3.0 cm，k＝200 N/m。‎ ‎(2)由题图b知指针所示刻度为‎1.50 cm，由F＝k(L0－L)，可求得此时弹力为：F＝3 N，故所挂钩码的个数为3个。‎ 答案：(1)3.0　200　(2)1.50　3‎ ‎14．某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图1所示，则由图线可知：‎ ‎(1)弹簧的劲度系数为________。‎ ‎(2)为了用弹簧测定两木块A、B间的动摩擦因数μ，两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。‎ ‎①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案________更合理。‎ ‎②甲方案中，若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0 N，b的示数为11.0 N，则A、B间的动摩擦因数为________。‎ 答案：(1)300 N/m　(2)①甲　②0.3‎ ‎ ‎