2018屆高考物理復(fù)習(xí)題組層級快練10第二單元相互作用4實驗：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系.docx

題組層級快練(十)實驗：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系一、選擇題1(1)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中，以下說法正確的是()A彈簧被拉伸時，能超出它的彈性限度B用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等(2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L，把(LL0)作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖所示圖像中的()答案(1)B(2)C解析(1)本實驗中應(yīng)以需要研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減砝碼的數(shù)目，以改變對彈簧的拉力，來探索彈力與彈簧伸長量的關(guān)系，所以選B項(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x0，所以選C項二、非選擇題2(2015四川)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為l1，如圖1所示，圖2是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1_ cm.在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5.已知每個鉤碼質(zhì)量是50 g，掛2個鉤碼時，彈簧彈力F2_ N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s2)要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是_作出Fx曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系答案25.820.98彈簧的原長l0解析根據(jù)圖2指針指示可知，l125.82 cm，掛2個鉤碼時，以2個鉤碼整體為對象，受重力mg和彈簧的拉力F2作用而處于平衡；根據(jù)共點力平衡條件有：F2mg2501039.8 N0.98 N，彈簧的伸長(或縮短)量x|ll0|，其中l(wèi)為彈簧形變以后的長度，l0為彈簧的原長，因此要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是彈簧的原長l0.3某同學(xué)利用如圖(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實驗(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持_狀態(tài)(2)實驗中需要測量(記錄)的物理量有_.(3)他通過實驗得到如圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線由此圖線可得該彈簧的原長x0_ cm，勁度系數(shù)k_ N/m.(4)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖(c)所示時，該彈簧的長度x_ cm.答案(1)豎直(2)懸掛鉤碼的重力及對應(yīng)的彈簧長度(3)450(4)10解析(1)為了刻度尺讀數(shù)準(zhǔn)確，要求刻度尺保持豎直(3)由胡克定律，可得Fk(xx0)，可知圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長，即x04 cm；圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k50 N/m.(4)由胡克定律，可得Fk(xx0)，代入數(shù)據(jù)得x10 cm.4某實驗小組做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗實驗時，先把彈簧平放在桌面上，用直尺測出彈簧的原長L04.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對應(yīng)的彈簧的長度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示鉤碼個數(shù)12345彈力F/N1.02.03.04.05.0彈簧的長度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出Fx圖線；(2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k_ N/m；(3)圖線與x軸的交點坐標(biāo)大于L0的原因是_答案(1)如圖(2)50(3)彈簧自身重力解析(1)略(2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比，由Fkx，得k，即圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)(3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時的長度與平放時的長度不一樣，平放時稍短一些量取L0時，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長5某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據(jù)如下表代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_由表可知所用刻度尺的最小分度為_(3)下圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(填“L0”或“Lx”)(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)答案(1)豎直(2)靜止L31 mm(3)Lx(4)4.9，10解析(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向(2)彈簧靜止時，記錄原長L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm.(3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時，x為0，所以xLLx.(4)由胡克定律Fkx知，圖線斜率即為勁度系數(shù)k N/m4.9 N/m，同理砝碼盤質(zhì)量m kg0.01 kg10 g.6通過“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗，我們知道在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧的伸長(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同已知一根原長為L0、勁度系數(shù)為k1的長彈簧A，現(xiàn)把它截成長為L0和L0的B、C兩段，設(shè)B段的勁度系數(shù)為k2、C段的勁度系數(shù)為k3，關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想：甲同學(xué)：既然是同一根彈簧截成的兩段，所以，k1k2k3乙同學(xué)：同一根彈簧截成的兩段，越短勁度系數(shù)越大，所以，k1k2k2k3(1)為了驗證猜想，可以通過實驗來完成實驗所需的器材除鐵架臺外，還需要的器材有_(2)簡要寫出實驗步驟(3)如圖是實驗得到的圖線根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度有怎樣的關(guān)系？答案見解析解析(1)刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼(或彈簧測力計)(2)實驗步驟：a將彈簧B懸掛在鐵架臺上，用刻度尺測量其長度LB；b在彈簧B的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)(如n個)，并用刻度尺測量彈簧的長度L1；c由Fmg計算彈簧的彈力；由xL1LB計算出彈簧的伸長量由k計算彈簧的勁度系數(shù)；d改變鉤碼的個數(shù)，重復(fù)實驗步驟b、c，并求出彈簧B的勁度系數(shù)k2的平均值；e按實驗步驟a、b、c、d求出彈簧C的勁度系數(shù)k3的平均值；f比較k1、k2、k3得到結(jié)論(3)從同一根彈簧上截下的幾段，越短的勁度系數(shù)越大(或越長的勁度系數(shù)越小)7某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識解決了如下問題：一輕彈簧一端固定于某一深度為h0.25 m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧的左部分位于筒內(nèi))，如圖甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出筒口右端彈簧的長度l，現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過改變掛鉤碼的個數(shù)來改變l，作出Fl變化的圖線如圖乙所示(1)由此圖線可得出的結(jié)論是_；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_ N/m，彈簧的原長l0_ m；(3)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于_；缺點在于_答案(1)在彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧的伸長量成正比(2)1000.15(3)避免彈簧自身所受重力對實驗的影響彈簧與筒及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差解析(1)在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長量成正比(2)彈簧原長為l0，則根據(jù)胡克定律，有Fk(hll0)klk(hl0)由此可知，圖像的斜率大小表示勁度系數(shù)大小，故k100 N/m，h0.25 m，當(dāng)l0時，F(xiàn)10 N，將數(shù)據(jù)代入方程，可解得l015 cm0.15 m.(3)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于避免彈簧自身所受重力對實驗的影響缺點在于：彈簧與筒及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差8橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實驗都表明k，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量(1)在國際單位制中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是_ANBmCN/m DPa(2)有一段橫截面積是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖甲所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度L20.00 cm，利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D4.000 mm，那么測量工具a應(yīng)該是_；測量工具b應(yīng)該是_(3)用如圖甲所示的裝置就可以測出這種橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗記錄.拉力F(N)510152025伸長量x(cm)1.63.24.86.48.0請在圖乙中作出Fx圖像，由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_ N/m.(4)這種橡皮筋的楊氏模量Y_(保留一位有效數(shù)字)答案(1)D(2)毫米刻度尺螺旋測微器(3)圖像略3.1102(4)