高考物理一輪復習專題2相互作用實驗2探究彈力和彈簧伸長量的關系課后練習（含解析）新人教版

實驗2探究彈力和彈簧伸長量的關系知識鞏固練1．某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系．(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)．彈簧軸線和刻度尺都應在________(填“水平”或“豎直”)方向．(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表.代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm3表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________．(3)下圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________(填“L0”或“Lx(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)．【答案】(1)豎直(2)靜止L31mm(3)Lx(4)4.9102．(2020屆北京名校聯(lián)考)橡皮筋像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關，理論與實驗都證明k＝Y(jié)eq\f(S,L)，其中Y是由材料決定的常數(shù)，材料力學中稱之為楊氏模量．(1)在國際單位制中，楊氏模量Y的單位應為()A．N B．mC．N/m D．N/m2(2)某同學通過實驗測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關系圖像如圖所示，由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝______N/m.(3)若橡皮筋的原長為10.0cm，橫截面積為mm2，則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是____________[單位取(1)中正確單位，結(jié)果保留2位有效數(shù)字]．【答案】(1)D(2)5×102(3)5.0×107N/m2【解析】(1)由題意知Y＝eq\f(kL,S)，故Y的單位是eq\f(\f(N,m)·m,m2)＝N/m2，D正確．(2)橡皮筋的勁度系數(shù)是F－x圖像的斜率，由圖像得k＝eq\,3.0×10－2)N/m＝500N/m.(3)根據(jù)楊氏模量公式，知Y＝eq\f(kL,S)＝eq\,1.0×10－6)N/m2＝5.0×107N/m2.3．為了探究彈簧彈力F和彈簧伸長量x的關系，李強同學選了甲、乙兩根規(guī)格不同的輕彈簧進行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖像，從圖像上看，該同學沒能完全按實驗要求做，使圖像上端成為曲線，圖像上端成為曲線是因為____________________．這兩根彈簧的勁度系數(shù)：甲彈簧為________N/m，乙彈簧為________N/m.若要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應選彈簧________(填“甲”或“乙”)．【答案】彈力過大，超過了彈簧的彈性限度66.7200甲4．在“探究彈力和彈簧伸長的關系”時，某同學把兩根彈簧如圖甲連接起來進行探究．甲乙鉤碼數(shù)1234LA/cmLB/cm(1)某次測量如圖乙所示，指針示數(shù)為________cm.(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表．用表中的數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為__________N/m(取g＝10m/s2)．由表中的數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)．【答案】(1)16.00(有效數(shù)字位數(shù)正確，15.96～16.05均可)(2)12.45(12.20～12.80均可)能綜合提升練5．(2020屆鄭州模擬)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)與其長度(圈數(shù))的關系，實驗裝置如圖甲所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6分別固定在彈簧上距懸點0,10,20,30,40,50,60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度．設彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100kg砝碼時，各指針的位置記為x；測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù))．已知實驗所用彈簧的總?cè)?shù)為60，整個彈簧的自由長度為11.88cm.甲乙指針P1P2P3P4P5P6x0/cmx/cmn102030405060k/(N·m－1)163①eq\f(1,k)(m·N－1)②(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①______；②________.(2)以n為橫坐標，eq\f(1,k)為縱坐標，在圖乙給出的坐標紙上畫出eq\f(1,k)－n圖像．(3)圖乙中畫出的直線可以近似認為通過原點．若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關系的表達式為kk與其自由長度l0(單位為m)的表達式為k＝________N/m.【答案】(1)①81.7②0.0122(2)見解析(3)eq\f(1.71×103,n)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.67×103,n)～\f(1.83×103,n)均可))eq\,l0)eq\,l0,l0)均可))【解析】(1)①中k＝eq\f(mg,Δx2)＝eq\f(0.1×9.8N,5.26－4.06×10－2m)＝81.7N/m;②中eq\f(1,k)＝eq\f(1,81.7)m/N＝0.0122m/N.(2)圖線如圖所示．(3)由圖線可知直線的斜率為eq\,60)，故直線方程滿足eq\f(1,k)＝eq\,60)n，即k＝eq\f(1.71×103,n)N/m.由于60匝彈簧的總長度為11.88cm，則n匝彈簧的原長滿足eq\f(n,l0)＝eq\f(60,11.88×10－2)，代入k＝eq\f(1.71×103,n)可得k＝eq\,l0).6．如圖甲所示，“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中．甲乙(1)將彈簧的上端O點固定懸吊在鐵架臺上，旁邊置一刻度尺，刻度尺的零刻線跟O點對齊，在彈簧的下部A處做一標記，如固定一個指針．在彈簧下端的掛鉤上掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量都是50g)，指針在刻度尺上指示的刻度為x.逐個增加所掛鉤碼的個數(shù)，刻度x隨掛鉤上鉤碼的重力F而變化，將幾次實驗測得相應的F，x各點描繪在圖中．然后根據(jù)各點在圖中描繪出x隨F變化的圖像(如圖乙所示)，得出彈簧的勁度系數(shù)kA＝________N/m.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)如果將指針固定在A點的下方P處，再作出x隨F變化的圖像，得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比，可能________