实验二+探究弹力和弹簧伸长量的关系（押题专练）-2018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）-2018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 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 答案：C 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； 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：________． 答案：(1)刻度尺　(2)弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)　 (3)200　 弹簧自身存在重力　　(4)CBDAEFG 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＝ ΔF Δx＝ 0.49 7 × 10－3 N/m＝70 N/m. 挂三个钩码时，x′＝ 3mg k ＝ 3 × 50 × 10－3 × 9.8 70 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． 答案：25.85　0.98　 弹簧的原长 l0 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________． 答案：(1)10 cm　(2)1000 N/m　(3)F＝1 000(L－0.10) N 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_________________． (2)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比．由 ΔF＝kΔx 得 k＝ ΔF Δx＝50 N/m， 即图线的斜率为弹簧的劲度系数． (3)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样，平放时稍短一 些．量取 L0 时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量 得自然状态下的原长． 答案：(1)如图所示． (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 L 3 L4 L5 L6 数值(cm) 25 .35 27 .35 29 .35 31 .30 3 3.4 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)． 答案：(1)竖直　(2)静止　L3　1 mm　(3)Lx　(4)4.9　10 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． 答案：(1)见解析图　(2)5　20　(3)、(4)见解析