《（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)10 實(shí)驗(yàn)：研究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系（含解析）新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)10 實(shí)驗(yàn)：研究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系（含解析）新人教版（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn)：研究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系
1．(2018·天津二模)利用如圖1所示的裝置探究彈簧的彈力與形變量的關(guān)系
①對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作規(guī)范的是________．(填字母代號(hào))
A．固定刻度尺時(shí)，保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對(duì)齊且豎直并靠近彈簧
B．實(shí)驗(yàn)中任意增加鉤碼的個(gè)數(shù)
C．實(shí)驗(yàn)中僅把彈簧豎直懸掛待穩(wěn)定時(shí)測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)
D．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，把所有的描點(diǎn)用折線連起來(lái)
②實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度L，測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)圖中，作出的F－L圖線如圖2所示．由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0＝________ c
2、m，勁度系數(shù)k＝________N/m.
答案?、貯C；②5；20.
解析?、貯項(xiàng)，固定刻度尺時(shí)，保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對(duì)齊且豎直并靠近彈簧，故A項(xiàng)正確；
B項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)使彈簧始終在彈性限度內(nèi)，實(shí)驗(yàn)中不能任意增加鉤碼的個(gè)數(shù)，以防止超過(guò)彈簧的彈性限度，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C項(xiàng)，為防止彈簧自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，實(shí)驗(yàn)中僅把彈簧豎直懸掛待穩(wěn)定時(shí)測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)，故C項(xiàng)正確；
D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖像，圖像應(yīng)是直線而不是折線，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；
故選A、C兩項(xiàng)．
②由圖示圖像可知，F(xiàn)＝0 N時(shí)L＝0.05 m＝5 cm，則彈簧的原長(zhǎng)為5 cm，
彈簧
3、的勁度系數(shù)：k＝＝ N/m＝20 N/m.
2．一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，采用如圖甲所示裝置，質(zhì)量不計(jì)的彈簧下端掛一個(gè)小盤，在小盤中增添砝碼，改變彈簧的彈力．實(shí)驗(yàn)中作出小盤中砝碼重力與彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖像如圖乙所示．(重力加速度g＝10 m/s2)
(1)由圖乙可知該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m.
(2)由圖乙可求得小盤的質(zhì)量為_(kāi)_______kg，小盤的質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值相比________．(填“偏大”“偏小”或“相同”)
答案 (1)200 (2)0.1 相同
解析 (1)F-x圖線的斜率k的大小等于彈簧勁度系數(shù)的
4、大小，即k＝2 N/cm＝200 N/m.
(2)當(dāng)小盤中砝碼重力為零時(shí)，小盤重力使彈簧伸長(zhǎng)量為0.5 cm，由F＝kx得，小盤重力大小為1 N，即小盤質(zhì)量為0.1 kg，勁度系數(shù)是根據(jù)圖線斜率計(jì)算出的，小盤的質(zhì)量對(duì)結(jié)果無(wú)影響．
3．(2018·深圳調(diào)研)把兩根輕質(zhì)彈簧串聯(lián)起來(lái)測(cè)量它們各自的勁度系數(shù)，如圖甲所示．
(1)未掛鉤碼之前，指針B指在刻度尺如圖乙所示的位置上，記為_(kāi)_______ cm；
(2)將質(zhì)量50 g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧Ⅰ的下端，逐次記錄兩彈簧各自的伸長(zhǎng)量；所掛鉤碼的質(zhì)量m與每根彈簧的伸長(zhǎng)量x，可描繪出如圖丙所示的圖像，由圖像可計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)k2＝_____
5、___N/m；(取重力加速度g＝9.8 m/s2)
(3)圖丙中，當(dāng)彈簧Ⅰ的伸長(zhǎng)量超過(guò)17 cm時(shí)其圖線為曲線，由此可知，掛上第________個(gè)鉤碼時(shí)，拉力已經(jīng)超過(guò)它的彈性限度，這對(duì)測(cè)量彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)________(選填“有”或“沒(méi)有”)影響(彈簧Ⅱ的彈性限度足夠大)．
答案 (1)11.50 (2)28 (3)5 沒(méi)有
解析 (1)刻度尺讀數(shù)需讀到最小刻度的下一位，指針示數(shù)為11.50 cm；
(2)由圖像中的數(shù)據(jù)可知，彈簧Ⅱ的形變量為Δx＝7.00 cm時(shí)，拉力：F＝4×0.05×9.8 N＝1.96 N．根據(jù)胡克定律知：k2＝＝N/m＝28 N/m；
(3)由圖像中的數(shù)據(jù)
6、可知，當(dāng)彈簧Ⅰ的伸長(zhǎng)量為14 cm時(shí)，對(duì)應(yīng)的拉力是1.96 N，所以其勁度系數(shù)：k1＝＝N/m＝14 N/m，彈簧Ⅰ的伸長(zhǎng)量為17 cm時(shí)，對(duì)應(yīng)的拉力F′＝k1·Δx″＝14×0.17 N＝2.38 N，n＝＝4.86，由此可知，掛上第5個(gè)鉤碼時(shí)，拉力已經(jīng)超過(guò)它的彈性限度，這時(shí)，彈簧Ⅱ的圖線仍然是直線，說(shuō)明對(duì)測(cè)量彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)沒(méi)有影響．
4．(2018·安慶模擬)甲、乙兩個(gè)物理興趣小組，利用如圖所示的裝置來(lái)探究彈簧的彈力和伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系．兩個(gè)小組用同一規(guī)格的彈簧分別做實(shí)驗(yàn)，得到如圖所示的F-x圖線．(忽略彈簧秤自重)
(1)甲小組所做的圖像的橫坐標(biāo)應(yīng)是________；乙小組所作圖
7、像的橫坐標(biāo)應(yīng)是________；
(2)甲小組得到的圖像末端是彎曲的，其原因可能是
________________________________________________________________________；
(3)由此圖像可得該彈簧的原長(zhǎng)＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m.
答案 (1)彈簧形變量 彈簧總長(zhǎng)度 (2)超過(guò)彈性限度 (3)10 30
解析 (1)由胡克定律可知，F(xiàn)＝kx；由圖甲可知，所作圖像過(guò)原點(diǎn)，故橫坐標(biāo)為彈簧的形變量；而圖乙中圖像不過(guò)原點(diǎn)，則說(shuō)明橫坐標(biāo)應(yīng)為彈簧的總長(zhǎng)度；
(2)由于胡克定律的使用中不能超過(guò)彈性限度
8、，故甲小組末端彎曲是因?yàn)槌^(guò)彈性限度，胡克定律不再適用；
(3)由乙圖可知，圖像與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)表示彈簧的原長(zhǎng)，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，故k＝ N/m＝30 N/m.
5．(2018·內(nèi)江三模)如圖甲所示，一輕質(zhì)彈簧的左端水平固定于某一深度為h且開(kāi)口向右的小圓筒中，輕質(zhì)彈簧的原長(zhǎng)小于h，由于小圓筒的內(nèi)徑較小，實(shí)驗(yàn)所使用長(zhǎng)度測(cè)量的工具只能測(cè)量露出筒外彈簧的長(zhǎng)度L.但現(xiàn)要測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)和彈簧的勁度系數(shù)．該同學(xué)通過(guò)改變L，測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力F，作出F-L圖像如圖乙所示，那么，彈簧在小圓筒外的長(zhǎng)度L與受到的外力F________(選填“成正比”“不成正比”)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______，彈簧的原長(zhǎng)為
9、________．
答案 不成正比；；
解析 由圖可知，直線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故小圓筒外的長(zhǎng)度L與受到的外力F不成正比
根據(jù)胡克定律F與L的關(guān)系式為：F＝k(L＋h－L0)＝kL＋k(h－L0)，
從圖像中可得當(dāng)F對(duì)應(yīng)的大小分別是a與b時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度分別是c和d
故彈簧的勁度系數(shù)為：k＝
L0＝.
6．通過(guò)“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，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(zhǎng)(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(zhǎng)為L(zhǎng)0、勁度系數(shù)為k1的長(zhǎng)彈簧A，現(xiàn)把它截成長(zhǎng)為L(zhǎng)0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、
10、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，k1＝k2＝k3
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，k1k2>k3
(1)為了驗(yàn)證猜想，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成．實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺(tái)外，還需要的器材有________．
(2)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟．
(3)如圖是實(shí)驗(yàn)得到的圖線．根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長(zhǎng)度有怎樣的關(guān)系？
答案 見(jiàn)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(cè)力計(jì))
(2)實(shí)驗(yàn)步驟：
a．將彈簧B懸掛在鐵架臺(tái)上
11、，用刻度尺測(cè)量其長(zhǎng)度LB；
b．在彈簧B的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個(gè)數(shù)(如n個(gè))，并用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度L1；
c．由F＝mg計(jì)算彈簧的彈力；由x＝L1－LB計(jì)算出彈簧的伸長(zhǎng)量．由k＝計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)；
d．改變鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b、c，并求出彈簧B的勁度系數(shù)k2的平均值；
e．按實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)的勁度系數(shù)越小)．
7．(2018·江西模擬)小李同學(xué)嘗試用電壓表量度彈簧的拉力．他設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中MN是一條長(zhǎng)20 cm、電
12、阻為20 Ω的均勻電阻絲．電阻不計(jì)的金屬?gòu)椈上露伺c滑動(dòng)接觸頭P相連，上端連有接線柱．將電阻絲固定在豎直位置，當(dāng)彈簧被拉長(zhǎng)時(shí)，P可沿MN自由的滑動(dòng)．直流電源的電動(dòng)勢(shì)為4.5 V，內(nèi)阻可忽略．將電阻箱的阻值設(shè)定為40 Ω，當(dāng)拉力為零時(shí)，P剛好觸及到電阻絲的端點(diǎn)M，此時(shí)讓接入的電壓表讀數(shù)為零．
(1)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?qǐng)你幫他完成實(shí)物連線圖(導(dǎo)線要接在接線柱上)；
(2)當(dāng)P觸及到端點(diǎn)N時(shí)，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______V；
(3)已知該彈簧的伸長(zhǎng)量x與拉力F關(guān)系圖線如圖2所示，則彈簧拉力F與電壓表讀數(shù)U的關(guān)系式為_(kāi)_______．
答案 (1)見(jiàn)解析圖 (2)1.50 (3)F＝U
解析 (1)當(dāng)拉力為零時(shí)，P剛好觸及到電阻絲的端點(diǎn)M，此時(shí)讓接入的電壓表讀數(shù)為零，即整個(gè)電路中，MN相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器，采用分壓式，故連接圖如圖所示
(2)當(dāng)P觸及到端點(diǎn)N時(shí)，電壓表的讀數(shù)即MN電阻分得的電壓，根據(jù)閉合電路的可知U＝RMN＝1.5 V
(3)由圖可知，x＝0.5F，x長(zhǎng)電阻大小為r＝×20＝0.5F(Ω)
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可U＝·r，解得F＝U.
6
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