2019届高考物理一轮复习第二单元相互作用题组层级快练10实验：探究弹力和弹簧伸长的关系新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 题组层级快练 (十 ) 一、选择题 1 (1)在 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 实验中 ， 以下说法正确的是 ( ) A 弹簧被拉伸时 ， 能超出它的弹性限度 B 用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力 ， 应保证弹 簧位于竖直位置且处于平衡状态 C 用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D 用几个不同的弹簧 ， 分别测出几组拉力与伸长量 ， 得出拉力与伸长量之比相等 (2)某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验 ， 他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长 ， 用直尺测出弹簧的原长 L0， 再把弹簧竖直悬挂起来 ， 挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度 L， 把

2、(L L0)作为弹簧的伸长量 x， 这样操作 ， 由于弹簧自身重力的影响 ， 最后画出的图线可能是下图所示图像中的 ( ) 答案 (1)B (2)C 解析 (1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象 ， 在弹性限度内通过增减砝码的数目 ， 以改变对弹簧的拉力 ， 来探究弹力与弹簧伸长量的关系 ， 所以选 B 项 (2)由于考虑弹簧自身重力的影响 ， 当不挂钩码时 ， 弹簧的伸长量 x0 ， 所以选 C 项 二、非选择题 2 (2015 福建 )某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长量的关系 ” 的实验 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 ， 其示数 为 7.73 cm， 图乙是在弹

3、簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度 ， 此时弹簧的伸长量 l 为 _ cm； (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力 ， 关于此操作 ， 下列选项中规范的做法是 _； (填选项前的字母 ) A 逐一增挂钩码 ， 记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B 随意增减钩码 ， 记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的 钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l 与弹力 F 的关系图线 ， 图线的 AB 段明显偏离直线OA， 造成这种现象的主要原因是 _ 【 精品教育资源文库 】 答案 (1)6.93 (2)A (3)钩码重力超过弹簧弹力范围 解析 (1)

4、弹簧伸长后的总长度为 14.66 cm， 则伸长量 l 14.66 cm 7.73 cm 6.93 cm. (2)逐一增挂钩码 ，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧 (3)AB 段明显偏离 OA， 伸长量 l 不再与弹力 F 成正比 ， 是超出弹簧的弹性限度造成的 3 (2017 深圳调研 )把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数 ， 如图甲所示 (1)未挂钩码之前 ， 指针 B 指在刻度尺如图乙所示 的位置上 ， 记为 _ cm； (2)将质量 50 g 的钩码逐个挂在弹簧 的下端 ， 逐次 记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量 m 与每根弹

5、簧的伸长量 x， 可描绘出如图丙所示的图像 ， 由图像可计算出弹簧 的劲度系数 k2 _ N/m； (取重力加速度 g 9.8 m/s2) (3)图丙中 ， 当弹簧 的伸长量超过 17 cm 时其图线为曲线 ， 由此可知 ， 挂上第 _个钩码时 ， 拉力已经超过它的弹性限度 ， 这对测量弹簧 的劲度系数 _(选填 “ 有 ” 或“ 没有 ”) 影响 (弹簧 的弹性限度足够大 ) 答案 (1)11.50 (2)28 (3)5 没有 解析 (1)刻度尺读数需读到最小刻度的下一位 ， 指针示数为 11.50 cm； (2)由图像中的数据可知 ， 弹簧 的形变量为 x 7.00 cm 时 ， 拉力：

6、F 40.059.8 N 1.96 N根据胡克定律知： k2 F x 1.967.0010 2 N/m 28 N/m； (3)由图像中的数据可知 ， 当弹簧 的伸长量为 14 cm 时 ， 对应的拉力是 1.96 N， 所以其劲度系数： k1 F x 1.9614.0010 2 N/m 14 N/m， 弹簧 的伸长量为 17 cm 时 ， 对应的拉力【 精品教育资源文库 】 F k1 x 140.17 N 2.38 N， n 2.389.80.050 4.86， 由此可知 ， 挂上第 5 个钩码时 ， 拉力已经超过它的弹性限度 ， 这时 ， 弹簧 的图线仍然是直线 ， 说明对测量弹簧 的劲度

7、 系数没有影响 4 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)实验中需要测量 (记录 )的物理量有 _ (3)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. (4)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. 答案 (1)竖直 (2)悬挂钩码的重力及对应的弹簧长度 (3)4 50 (4)10 解析 (1)为了刻度尺读数准确 ， 要求刻度尺

8、保持竖直 (4)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. (5)由胡克定律 ， 可得 F k(x x0)， 代入数据得 x 10 cm. 5 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

9、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_ 【 精品教育资源文库 】 (3)下图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 “L 0” 或 “L x” ) (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

10、)Lx (4)4.9 10 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. (3)由题图知所挂砝码质量为 0 时 ， x 为 0， 所以 x L Lx. (4)由胡克定律 F k x知 ， 图线斜率 即为劲度系数 k mg x 1010 3 9.82 10 2 N/m 4.9 N/m，同理砝码盘质量 m 4.9 （ 27.3

11、5 25.35） 10 29.8 kg 0.01 kg 10 g. 6 通过 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系 ” 实验 ， 我们知道在弹性限度内 ， 弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长 (或压缩 )量 x 成正比 ， 并且不同的弹簧 ， 其劲度系数不同已知一根原长为L0、劲度系 数为 k1的长弹簧 A， 现把它截成长为 23L0和 13L0的 B、 C 两段 ， 设 B 段的劲度系数 为k2、 C 段的劲度系数为 k3， 关于 k1、 k2、 k3的大小关系 ， 同学们做出了如下猜想： 甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段 ， 所以 ， k1 k2 k3 乙同学：同一根弹簧截成的两段 ， 越短劲度系

12、数越大 ， 所以 ， k1k2k3 (1)为了验证猜想 ， 可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外 ， 还需要的器材有_ (2)简要写出实验步骤 (3)如图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？ 【 精品教育资源文库 】 答案 见解析 解析 (1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码 (或弹簧测力计 ) (2)实验步骤： a 将弹簧 B 悬挂在铁架台上 ， 用刻度尺测量其长度 LB； b 在弹簧 B 的下端挂上钩码 ， 记下钩码的个数 (如 n 个 )， 并用刻度尺测量弹簧的长度 L1； c 由 F mg 计算弹簧的弹力；由 x L1 LB计算出弹簧的伸长量由 k

13、 Fx计算弹簧的劲度系数； d 改变钩码的个数 ， 重复实验步骤 b、 c， 并求出弹簧 B 的劲度系数 k2的平均值； e 按实验步骤 a、 b、 c、 d 求出弹簧 C 的劲度系数 k3的平均值； f 比较 k1、 k2、 k3得到结 论 (3)从同一根弹簧上截下的几段 ， 越短的劲度系数越大 (或越 长的劲度系数越小 ) 7 某同学在研究性学习中 ， 利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为 h 0.25 m、且开口向右的小筒中 (没有外力作用时弹簧的左部分位于筒内 )， 如图甲所示 ， 如果本实验的长度测量工具只能测量出筒口右端弹簧的长度 l， 现要测出弹簧的原长 l

14、0和弹簧的劲度系数 ， 该同学通过改变挂钩码的个数来改变 l， 作出 F l 变化的图线如图乙所示 (1)由此图线可得出的结论是 _； (2)弹簧的劲度系数为 _ N/m， 弹簧的原长 l0 _ m； (3)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_ 答案 (1)在弹性限度内 ， 弹力与弹簧的伸长量成正比 (2)100 0.15 (3)避免弹簧自身所受重力对实验的影响 弹簧与筒及绳子与滑 轮间存在的摩擦造成实验的【 精品教育资源文库 】 误差 解析 (1)在弹性限度内 ， 弹力和弹簧的伸长量成正比 (2)弹簧原长为 l0， 则根据胡克定律 ， 有 F k(h l l0) kl k(h l0) 由此可知 ， 图像的斜率大小表示劲度系数大小 ， 故 k 100 N/m， h 0.25 m， 当 l 0 时 ， F 10 N， 将数据代入方程 ， 可解得 l0 15 cm 0.15 m. (3)该同学实验时 ， 把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 ， 优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响 缺点在于：弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差