2020年高考物理 必考17個實驗精講精練 專題03 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系（含解析）

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1、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 基礎(chǔ)知識 實驗?zāi)康模禾骄繌椓εc彈簧伸長的關(guān)系 實驗器材：彈簧，刻度尺，支架等 實驗步驟： 1. 按圖安裝裝置 2. 記下不掛鉤碼時彈簧下端的位置(彈簧原長度L0) 3. 在彈簧下端掛一個砝碼時，兩個砝碼時，……，分別記下彈簧下端的位置(彈簧長度L1、L2、……，) 4. 計算各次彈簧的伸長量x.把彈簧下端每一次改變砝碼后的力和位移的數(shù)據(jù)記錄下來； 5. 畫出圖象，分析彈力與彈簧伸長的關(guān)系；并求彈簧的勁度系數(shù)。 例題與習題 1. 如圖（a），一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤：一標尺由游標和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固

2、定有一能與游標刻度線準確對齊的裝置，簡化為圖中的指針。現(xiàn)要測量圖（a）中彈簧的勁度系數(shù)，當托盤內(nèi)沒有砝碼時，移動游標，使其零刻度線對準指針，此時標尺讀數(shù)為1.950 cm；當托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時，移動游標，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數(shù)如圖（b）所示，其讀數(shù)為_______cm。當?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為________N/m（保留3位有效數(shù)字）。 【答案】3.775 53.7 【解析】游標卡尺的讀數(shù)：主尺讀3.7cm，游標尺的第15個格與主尺某格對齊，所以讀數(shù)為，所以彈簧伸長為3.775cm。彈簧的勁度系數(shù)為 2. 某物理

3、小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖（a）所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能． 圖a ⑴ 實驗中涉及到下列操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點計時器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是 （填入代表步驟的序號）． ⑵ 圖（b）中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果．打點計時器所用交流電的頻率為50Hz．由M紙帶所給

4、的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為 ．比較兩紙帶可知， （填“M”或“L”）紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大． 圖b 【答案】⑴④①③② ⑵1.29 M 【解析】⑴略 ⑵脫離彈簧后物體應(yīng)該勻速直線運動，則 由能量守恒可知，物體的末動能越大，則彈簧被壓縮時的彈性勢能越大， 則 3.用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器（圖中未畫出）與兩個光電門相連。先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A

5、，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x。 （1）計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是______。 （2）為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量______。 A．彈簧原長 B．當?shù)刂亓铀俣? C．滑塊（含遮光片）的質(zhì)量 （3）增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將______。 A．增大 B．減小 C．不變 【答案】（1）?。?）C ?。?）B 【解析】（1）滑塊離開彈簧后的運動可視為勻速運動，故可以用BC段的平均速度表示離開彈簧時的速度； （2）因為在彈簧與物體相互作用的過程中彈簧的彈性勢能等于物體增加的動

6、能，故應(yīng)求解物體的動能，根據(jù)動能表達式可知，應(yīng)測量滑塊的質(zhì)量；所以選：C． （3）增大AO間的距離時，彈性勢能增大，那么滑塊被彈出后的速度將增大，故通過兩光電門的時間將減小，所以選B． 4.某同學在“探究彈簧彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖1 所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條件下， （1）彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是 N（圖2中所示），則彈簧秤b的讀數(shù)可能為 N。 （2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b

7、 與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù) 、彈簧秤b的讀數(shù) (填“變大”、“變小”或“不變”)。 【答案】（1）3.00~3.02，3.09~4.1（有效數(shù)字不作要求） （2）變大，變大 【解析】（1）由圖可知，彈簧秤a的讀數(shù)是.因合力,兩分力夾角為900，則另一個分力為. (2)若彈簧秤a,b間夾角大于900，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，根據(jù)力的平行四邊形定則可知，彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變大。 5.某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗。 ①圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.7

8、3cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量為______________________cm; ②本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是_______________;（填選項前的字母） A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重 B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重 ③圖丙是該同學所描繪的彈簧的伸長量與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原_________________________________________

9、____. 【答案】6.93cm；A；超出彈簧的彈性限度 【解析】①由圖可知，圖乙中示數(shù)為：13.75cm，則伸長量△l=13.75cm-7.73cm=6.02cm； ②鉤碼應(yīng)該逐一增掛，不能隨意增掛； ③在彈簧的彈性限度范圍內(nèi)，胡克定律是成立的，但若超過彈簧的彈性限度，胡克定律將不再適用；圖中出現(xiàn)偏折的原因是因為超過了彈簧的彈性限度 6.某同學在”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.。

10、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50g，掛2個鉤碼時，彈簧彈力F2= N(當?shù)刂亓铀俣?，要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是 。作出曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 【答案】25.85 0.98 彈簧的原長 7．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩根不同的輕質(zhì)彈簧和，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示。下列表述正確的是( ) A．的原長比的長 B．的勁度系數(shù)比的大 C．的勁度系數(shù)比的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比

11、【答案】B 【解析】圖象在軸上的截距表示彈簧的原長，因為此位置彈力為0，彈簧沒有伸長，從圖象看出，的原長比的短，A錯誤。圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，從圖象看出，的勁度系數(shù)比的大，B正確C錯誤。測得的彈力與彈簧的伸長成正比，D錯誤。 8．某同學用如圖甲所示的裝置做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實驗時，先測量出不掛砝碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，分別測量出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下： (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度與砝碼質(zhì)量的關(guān)系曲線； (2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷該彈簧在彈性限度內(nèi)的勁度系數(shù)。 【答案】(1) 注：當砝碼質(zhì)量增加到500以上時，圖線為曲線，即超過了彈簧的彈性限度。 (2) 25.0 【解析】根據(jù)胡克定律，彈簧在彈性限度內(nèi)，彈力，則彈簧勁度系數(shù)，是圖象的斜率，即圖象的斜率的倒數(shù)。 有 8