高中物理《探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系》物理同步練習(xí)（人教版必修1）

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111 課后階度練習(xí) A級　基礎(chǔ)鞏固題 1．在該實驗中關(guān)于操作步驟“測量彈簧原長和豎直懸掛彈簧”的先后順序，下列說法正確的是 (　　) A．先測量原長，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測量原長 C．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響 D．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重 答案：BD 2．以下是做“探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，所需的部分器材：鉤碼、彈簧、鐵架臺、刻度尺、三角板，還需要的器材是__________． 答案：坐標(biāo)紙和重錘 解析：坐標(biāo)紙作圖探索F－x關(guān)系；調(diào)整刻度尺豎直要用重錘． 3．做“探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗步驟如下： A．以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來 B．記下彈簧不掛鉤碼時．其下端在刻度尺上的刻度L C．將鐵架臺固定在桌子上(也可在橫梁的另一端掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D．依次在彈簧下端掛上2個，3個，4個……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼 E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關(guān)系式．首先嘗試寫成一次函數(shù)，不行寫成二次函數(shù) F．解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 G．整理儀器 請將以上步驟按操作的先后順序排列出來，為：__________ 答案：CBDAEFG 4．下列關(guān)于本實驗的說法中正確的是 (　　) A．實驗中k的具體數(shù)值必須計算出來 B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖線也是過原點的一條直線 C．利用F－x直線可求出k值 D．實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實規(guī)律 答案：C 解析：本實驗是探究彈力F和彈簧伸長量x之間的關(guān)系，若畫出F－x圖象，則斜率為k值，若用彈簧長度L代替x，則圖線不過原點，會與橫軸L有一截距L0，L0為彈簧原長，所以A、B錯，C對．把描出的各點連線時，不一定把所有的點都連在線上．只要使不在線上的各點均勻分布在線的兩側(cè)即可，D錯． B級　能力提升題 5．在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實驗中，根據(jù)數(shù)據(jù)作出F－Δx圖象如圖實線所示，可能的原因是 (　　) A.懸掛的鉤碼多，拉力超過了彈簧的彈性限度 B．用直尺測量彈簧的長度時，讀數(shù)小了 C．有的數(shù)據(jù)不是彈簧的伸長，而是彈簧的長度 D．所有數(shù)據(jù)都是用彈簧長度進行處理的 答案：A 解析：彎曲部分顯示：當(dāng)Δx達到某一值后，F(xiàn)與Δx不再成正比，以前數(shù)據(jù)成線性分布，說明不是讀數(shù)問題，而是形變超出了其彈性限度． 6．(2008山東泰安模擬)某同學(xué)在做研究彈簧的形變與外力的關(guān)系實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度L，改變外力F的大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度L的關(guān)系圖線如下圖所示．(實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的) 由圖可知該彈簧的自然長度為__________cm；該彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m. 答案：10　50 解析：當(dāng)外力F大小為零時，彈簧的長度即為原長，得原長為10cm；圖線的斜率是其勁度系數(shù)，k＝＝50N/m. 7．某小組在做“探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗時測出數(shù)據(jù)如下表所示. 彈簧長度l/(cm) 2.50 3.01 3.49 4.02 4.50 5.12 砝碼重力(N) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 同學(xué)甲、乙、丙分別作出如圖甲、圖乙、圖丙所示三個圖象． 甲 乙 丙 (1)試分析三位同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系，并比較三個函數(shù)關(guān)系適用條件及區(qū)別． (2)三個函數(shù)關(guān)系中的比例系數(shù)各是什么物理意義，其單位是什么？ 分析：數(shù)學(xué)工具是表達物理規(guī)律的簡潔的語言，數(shù)學(xué)工具有代數(shù)方法和幾何方法兩種．所作函數(shù)圖象如何轉(zhuǎn)換為代數(shù)式就是完成這兩種工具的轉(zhuǎn)換．所作圖象若是一條直線，則代數(shù)式應(yīng)為一次函數(shù)． 解析：(1)甲同學(xué)的函數(shù)關(guān)系為 F＝100Δx， 在Δx為[0,0.02m]范圍內(nèi)適用． 乙同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式為 F＝100(x－0.025)， 在x為[0.025m,0.045m]范圍內(nèi)適用． 丙同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式為 Δx＝F， 在F為[0,2.0N]范圍內(nèi)適用． 三個同學(xué)所列函數(shù)式的區(qū)別在于選擇的自變量和因變量不同，甲和丙的為正比例函數(shù)，應(yīng)用比較簡便；乙為一次函數(shù)，使用不簡便．甲同學(xué)的函數(shù)式為胡克定律． (2)甲、乙同學(xué)函數(shù)式的比例系數(shù)表示：彈簧伸長1m所需拉力的大小，單位是N/m.丙同學(xué)函數(shù)式的比例系數(shù)表示：1N的力作用在彈簧上，彈簧能伸長的長度，單位是m/N. 8．用納米技術(shù)處理過的材料叫納米材料，其性質(zhì)與處理前相比會發(fā)生很多變化，如機械性能會成倍地增加，對光的反射能力會變得非常低，熔點會大大降低，甚至有特殊的磁性質(zhì)．現(xiàn)有一種納米合金絲，欲測定出其伸長量x與所受拉力F、長度L的關(guān)系． (1)測量上述物理量需要的主要器材是：__________、__________等． (2)若實驗中測量的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)請寫出x與F、L間的關(guān)系式：x＝__________.(若用到比例系數(shù)，可用k表示．假設(shè)實驗中合金絲直徑的變化可忽略) 長度L/cm 伸長量x/cm 拉力F/N 5.00 0.20 50.0 5.00 0.40 100.0 10.00 0.40 50.0 (3)在研究并得到上述關(guān)系的過程中，主要運用的科學(xué)研究方法是__________(只需寫出一種)． (4)若有一根由上述材料制成的粗細相同的合金絲的長度為20cm，使用中要求其伸長量不能超過原長的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為__________N. 答案：(1)測力計　刻度尺　(2)kFL　(3)控制變量法　(4)12.5 解析：(1)用測力計測量力的大小，用刻度尺測量長度． (2)由題目所給數(shù)據(jù)分析可知：當(dāng)力一定時，伸長量和長度成正比；當(dāng)長度一定時，伸長量和力成正比，故有x＝kFL(取一組數(shù)據(jù)驗證，式中的k不為零)． (3)研究伸長量與拉力、長度的關(guān)系時，可以先控制某一個量不變，如長度不變，再研究伸長量和拉力的關(guān)系，這種方法稱為控制變量法．這是物理實驗中的一個重要研究方法． (4)代入表中數(shù)據(jù)把式中的k求出，得k＝1250，再代入已知數(shù)據(jù)，L＝20cm，x＝＝0.2cm，可求得最大拉力F＝12.5N. 9．下表是某同學(xué)為探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)： 彈力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧的伸長x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4 (1)請你在圖中的坐標(biāo)紙上作出F－x的圖象． (2)寫出曲線所代表的函數(shù)．(x用m作單位) (3)解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義． 答案：(1)如圖　(2)F＝20x (3)使彈簧每伸長(或壓縮)1m所產(chǎn)生的彈力大小為20N 解析：根據(jù)已有數(shù)據(jù)選好坐標(biāo)軸每格所代表的物理量的多少是作好圖象的關(guān)鍵．作圖象的方法：用平滑的曲線(或直線)將坐標(biāo)紙上的各點連接起來．若是直線，應(yīng)使各點均勻分布于直線兩側(cè)，偏離直線太大的點，應(yīng)舍去． 所以：(1)將x軸每小格取為1cm，y軸每一小格取為0.25N.將各點描到坐標(biāo)紙上，并連成直線． (2)由圖象得：F＝20x. (3)函數(shù)表達式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長(或壓縮)1m所需的彈力大小為20N. C級　高考模擬題 10．(2009高考廣東卷)一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，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．a(chǎn)的原長比b的長 B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比 答案：B 解析：由胡克定律F＝k(l－l0)知 a的勁度系數(shù)比b的大，選B. 111