【講與練】高中物理人教版(2019)必修1：第3章實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系提能作業(yè)習題

第三章實驗：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1．(2023·云南昆明高一統(tǒng)考期末)某班級同學探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。第一小組同學將彈簧自然懸掛，測出彈簧的長度并記為L0，彈簧下端掛上鉤碼時，測出彈簧的長度并記為Lx；根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)以鉤碼質(zhì)量m為縱軸，彈簧形變量x為橫軸作出圖像如圖甲所示。(1)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_4.9__N/m。(取g＝9.8m/s2)(2)第二組同學選了A、B兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖乙所示的圖像，從圖像上看，A、B兩根彈簧的勁度系數(shù)kA_>__kB(選填“>”“＝”或“<”)。由于該組同學沒能完全按實驗要求做，使圖像上端成為曲線，圖像上端成為曲線的原因是_所掛鉤碼過多，彈力超出彈簧的彈性限度__。乙(3)根據(jù)第二組同學所繪圖像，若要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應該選擇彈簧_B__(選填“A”或“B”)。解析：(1)根據(jù)胡克定律F＝kx根據(jù)平衡條件F＝mg聯(lián)立解得mg＝kx變形得m＝eq\f(k,g)x可知m－x圖線的斜率為eq\f(k,g)，由圖可得斜率為eq\f(50×10－3,10×10－2)＝eq\f(k,9.8)解得k＝4.9N/m。(2)根據(jù)胡克定律F＝kx可知F－x圖線的斜率表示勁度系數(shù)，由乙圖可知A的斜率大，故A的勁度系數(shù)大，則有kA>kB圖像上端成為曲線的原因是所掛鉤碼過多，彈力超出彈簧的彈性限度。(3)彈簧的勁度系數(shù)小，在受到相同的力時形變量更大，因此若要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應選彈簧B。2．(2023·重慶高一統(tǒng)考期末)某實驗小組用以下器材，設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量橡皮筋的勁度系數(shù)。(g＝10m/s2)主要實驗步驟如下：(1)將鉤碼(每個重10g)以每3個一組逐次加入，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號12345鉤碼數(shù)量n/個3691215長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點，繪制圖線_見解析__；(3)根據(jù)圖像可得，橡皮筋的勁度系數(shù)k＝_20__N/m(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。解析：(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點，繪制圖線如圖所示(3)設(shè)彈簧的原長為L0，根據(jù)受力平衡可得nmg＝k(l－L0)可得l＝eq\f(nmg,k)－L0可知l－n圖像的斜率為eq\f(mg,k)＝eq\f(Δl,Δn)解得橡皮筋的勁度系數(shù)為k＝eq\f(mgΔn,Δl)＝eq\f(10×10－3×10×15－3,16.56－10.51×10－2)N/m≈20N/m。3．(2023·云南文山高二統(tǒng)考期末)如圖甲所示，用光滑有機玻璃管、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的小球，每個小球的質(zhì)量為100g，探究“在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實驗。(1)實驗中_是__(填“是”或“不”)需要刻度尺。(2)如圖乙所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖，橫軸是鉤碼數(shù)量n，縱軸是彈簧的形變量x。由圖像可得結(jié)論：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成_正比__(填“正比”或“反比”)，彈簧的勁度系數(shù)k＝_20__N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s2)。解析：(1)實驗中是需要刻度尺，用來測量彈簧的形變量。(2)因圖像是過原點的直線，則彈簧的形變量與鉤碼的個數(shù)成正比，則可得結(jié)論：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比；彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(5mg,Δx)＝eq\f(5×0.1×10,0.25)N/m＝20N/m。4．在探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。所掛鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右的恒定拉力。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度。(1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標系圖乙中，請作出F－L圖線；(2)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于：_可以避免彈簧自身重力對實驗的影響__；缺點在于：_彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩