2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系練習(xí)

1、限時規(guī)范特訓(xùn) (時間：45分鐘分值：100分)1. 某實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，得到彈力與彈簧長度關(guān)系的圖象如圖所示，則：(1)彈簧的原長為_cm.(2)彈簧的勁度系數(shù)為_N/cm.(3)若彈簧的長度為2l2l1時仍在彈簧的彈性范圍內(nèi)，此時彈簧的彈力為_解析：本題考查圖象以及彈簧彈力與形變量的關(guān)系(1)F0時對應(yīng)的彈簧長度即為彈簧的原長(2)在Fl圖象中，圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)(3)由數(shù)據(jù)可知，彈簧的形變量為2l2l1l12(l2l1)，故此時彈簧的彈力為2F0.答案：(1)l1(2)(3)2F02. 某小組在做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時測出數(shù)據(jù)如下表所示彈

2、簧長度l( cm)2.503.013.494.024.505.12砝碼重力(N)00.51.01.52.02.5甲、乙、丙同學(xué)分別作出如圖所示的三個圖象(1)試求三位同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系式，并比較三個函數(shù)關(guān)系式的適用條件及區(qū)別；(2)三個函數(shù)關(guān)系式中的比例系數(shù)各有什么物理意義，其單位是什么？解析： (1)甲同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系式為F100x，在x為0,0.02 m內(nèi)適用；乙同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系式為F100(l0.025)，在l為0.025 m,0.040 m內(nèi)適用；丙同學(xué)所作圖象的函數(shù)關(guān)系式為xF，在F為0,2.0 N內(nèi)適用三位同學(xué)所列函數(shù)關(guān)系式的區(qū)別在于選擇的自變量和因變量不同，甲和丙

3、同學(xué)得到的函數(shù)為正比例函數(shù)，應(yīng)用比較簡便；乙同學(xué)得到的函數(shù)為一次函數(shù)，使用不簡便甲同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式為胡克定律(2)甲、乙同學(xué)的函數(shù)關(guān)系式中比例系數(shù)表示：彈簧伸長1 m所需拉力的大小，單位是N/m；丙同學(xué)函數(shù)關(guān)系式的比例系數(shù)表示：1 N的力作用在彈簧上，彈簧能伸長的長度，單位是 m/N.3. 橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度范圍內(nèi)，伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)踐都表明kY，其中Y是一個由材料本身性質(zhì)決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量(1)在國際單位制中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是()ANB. mCN/m DPa(2)有一段橫截面是圓形

4、的橡皮筋，應(yīng)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度L20.00 cm，再利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D4.000 mm.那么測量工具a應(yīng)該是_，測量工具b應(yīng)該是_(3)下面的表格是用圖所示裝置得到的橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實(shí)驗(yàn)記錄拉力F/N510152025伸長量x/ cm1.63.24.76.48.0請作出Fx圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_N/m.(4)這種橡皮筋的楊氏模量Y等于_解析：(1)在彈性限度范圍內(nèi)，彈力F與伸長量x成正比有Fkx，又由題意知kYS/L，則FkxYx，得出楊氏模量Y，各物理量取國際單位可得楊氏

5、模量的單位是N/m2，即Pa.答案：D.(2)根據(jù)精確度判斷，毫米刻度尺精確度為1 mm，螺旋測微器精確度為0.01 mm，即a是毫米刻度尺，b是螺旋測微器(3)作圖如圖所示根據(jù)圖線斜率的物理意義表示勁度系數(shù)k，得k3.1102 N/m.(4)根據(jù)YkL/S求得Y5106 Pa.4. 某同學(xué)用如圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00標(biāo)尺刻度x/102 m

6、15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在下圖坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量 m的關(guān)系曲線(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_范圍內(nèi)，彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律這種規(guī)格彈簧勁度系數(shù)為_N/ m.思路點(diǎn)撥：(1)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，然后根據(jù)各點(diǎn)的分布與走向，用平滑的曲線(或直線)連接各點(diǎn)(2)滿足胡克定律的應(yīng)是圖線中的直線部分解析：(1)如圖所示(2)根據(jù)圖線可以看出，當(dāng) m5.00102 g0.5 kg時，標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量 m成一次函數(shù)關(guān)系，所以當(dāng)F mg4.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克

7、定律k25 N/m.5. 通過“探究彈力與彈簧伸長的關(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(或壓縮)量x成正比，并且不同的彈簧，其勁度系數(shù)不同已知一根原長為L0、勁度系數(shù)為k1的長彈簧A，現(xiàn)把它截成長為L0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、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，k1k2k3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，k1k2k2k3(1)為了驗(yàn)證猜想，可以通過實(shí)驗(yàn)來完成實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺外，還需要的器材有_(2)簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟(3)如圖是實(shí)驗(yàn)得到的圖

8、線根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度有怎樣的關(guān)系？解析：本題考查探究彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)根據(jù)胡克定律和該實(shí)驗(yàn)的原理，可以得出正確答案答案：(1)刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼(或彈簧測力計)(2)實(shí)驗(yàn)步驟：a將彈簧B懸掛在鐵架臺上，用刻度尺測量其長度LB.b在彈簧B的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個數(shù)(如n個)，并用刻度尺測量彈簧的長度L1.c由F mg計算彈簧的彈力；由xL1LB計算出彈簧的伸長量由k計算彈簧的勁度系數(shù)d改變鉤碼的個數(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(

9、3)從同一根彈簧上截下的幾段，越短的勁度系數(shù)越大(或越長的勁度系數(shù)越小)6.幾個同學(xué)合作用如圖甲所示裝置探究“彈力和彈簧伸長的關(guān)系”，他們先讀出不掛砝碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度(圖中標(biāo)尺等分刻度只是示意圖)，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，依次讀出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下(彈簧彈力始終未超過彈性限度，重力加速度g9.8 m/s2)：砝碼質(zhì)量m/g050100150200250標(biāo)尺刻度x/102 m6.008.0210.0013.1214.1015.92(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量 m的關(guān)系曲線(2)根據(jù)作出的關(guān)系曲線，可

10、以求得這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)從裝置示意圖可看出，彈簧不掛砝碼時，刻度尺的“0”刻度與彈簧的上端沒有對齊，這對準(zhǔn)確測出勁度系數(shù)是否有影響？_(填“有影響”或“無影響”)答案：(1)如圖所示(2)24.5(24.525.0均可)(3)無影響7. 2020山東安丘一中以下是一名同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)(1)下列實(shí)驗(yàn)步驟是這名同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請你幫他按操作的先后順序，將各步驟的順序號寫在橫線上_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(diǎn)，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l0；C將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D依次在彈簧下端掛上1個、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，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式；F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義(2)下表是這名同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)：彈力F/N0.51.01.52.02.5彈簧原來長度l0/ cm1515151515彈簧后來長度l/ cm16.217.318.519.620.8彈簧伸長量x/ cm算出每一次彈簧的伸長量，并將結(jié)果填在上表的空格內(nèi)在坐標(biāo)紙上作出Fx圖象寫出