適用于新高考新教材浙江專(zhuān)版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第2單元相互作用實(shí)驗(yàn)練2探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系新人教版

試驗(yàn)練2探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1.(2024浙江金麗衢十二校高三三模)某愛(ài)好小組為了探討系頭發(fā)用的一般橡皮筋產(chǎn)生的彈力與其伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。分別用細(xì)繩系在橡皮筋的兩端,一端系在墻上的釘子上,另一端掛小桶,裝置如圖甲所示。甲①掛上重為G0=0.05N的小桶(可用沙子配重)后,測(cè)出橡皮筋的伸長(zhǎng)量。②撤去小桶看橡皮筋是否回到原來(lái)位置,以保證橡皮筋在彈性限度內(nèi);在小桶內(nèi)加入一個(gè)重為G0的重物后,再測(cè)出橡皮筋的伸長(zhǎng)量。③重復(fù)步驟②,測(cè)量多組數(shù)據(jù)如下表所示。試驗(yàn)次數(shù)12345678910彈力F/(10-2N)051015202530354045伸長(zhǎng)量x/(10-3m)04912172128354455(1)選擇前6組數(shù)據(jù),作F-x圖像如圖乙所示,6個(gè)點(diǎn)幾乎落在同一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)上,由圖乙可知,當(dāng)橡皮筋伸長(zhǎng)量較小時(shí),橡皮筋產(chǎn)生的彈力與橡皮筋的伸長(zhǎng)量之間近似滿(mǎn)意胡克定律,則橡皮筋的勁度系數(shù)為k=N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

乙(2)選擇全部數(shù)據(jù),作F-x圖像如圖丙所示,可知隨著橡皮筋伸長(zhǎng)量的增加,橡皮筋的勁度系數(shù)(選填“增加”“減小”或“不變”)。

丙(3)通過(guò)以上分析,可得出試驗(yàn)結(jié)論為。

2.(2024浙江衢州期末)在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”試驗(yàn)中,按試驗(yàn)要求組裝好試驗(yàn)器材,待彈簧自由下垂并靜止時(shí),測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度,如圖甲所示,其大小為l0=cm;

在彈簧的彈性限度內(nèi),依次在彈簧下端掛上1個(gè)鉤碼、2個(gè)鉤碼、3個(gè)鉤碼(已知1個(gè)鉤碼的質(zhì)量為50g)……每一次在鉤碼處于靜止時(shí)測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l,以所掛鉤碼的個(gè)數(shù)n為縱坐標(biāo),以彈簧長(zhǎng)度l為橫坐標(biāo),建立坐標(biāo)系,并將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),如圖乙所示,在圖乙中描出不掛鉤碼的點(diǎn)并作出n-l關(guān)系圖像,求出彈簧的勁度系數(shù)為N/kg(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

考慮到重力對(duì)豎直放置彈簧的影響,該試驗(yàn)方案得到的彈簧勁度系數(shù)與實(shí)際值相比(選填“偏小”“相同”或“偏大”)。

3.(2024浙江寧波高三二模)在“探究彈簧彈力與形變量之間關(guān)系”的試驗(yàn)中(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè),彈簧軸線(xiàn)和刻度尺都應(yīng)在(選填“水平”或“豎直”)方向;

(2)彈簧自然懸掛,待彈簧穩(wěn)定時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)自,彈簧下端掛上砝碼盤(pán)穩(wěn)定時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0,在砝碼盤(pán)中每次增加10g砝碼,彈簧穩(wěn)定時(shí)長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6,數(shù)據(jù)如下表,表中有一個(gè)數(shù)值記錄不符合規(guī)范,其長(zhǎng)度符號(hào)為;

長(zhǎng)度符號(hào)L自L0L1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm26.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30(3)以砝碼的質(zhì)量為縱軸,彈簧總長(zhǎng)度與L0的差值為橫軸建立直角坐標(biāo)系,依據(jù)表中數(shù)據(jù)描繪出m-t圖像;(4)依據(jù)m-x圖像計(jì)算可得該彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度g取10m/s2)。

4.(2024浙江高三選考模擬)一根彈簧被截成相等的兩段后,每段的勁度系數(shù)是否與被截?cái)嗲跋嗤?為了弄清晰這個(gè)問(wèn)題,物理愛(ài)好小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了這樣一個(gè)試驗(yàn):如圖甲所示,將彈簧的一端固定在水平桌面O點(diǎn)處的擋板上,在彈簧的中間位置和另一端分別固定一個(gè)用于讀數(shù)的指針a和b,彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。然后用細(xì)線(xiàn)系住彈簧右端并繞過(guò)光滑定滑輪,細(xì)線(xiàn)另一端系有輕質(zhì)掛鉤。在彈簧下面放一刻度尺,使刻度尺零刻度線(xiàn)與O點(diǎn)對(duì)齊。(已知每個(gè)鉤碼的重力均為0.1N)Ⅰ.首先記錄自然狀態(tài)下指針?biāo)傅目潭?然后在掛鉤上依次懸掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼…,同時(shí)記錄每次指針b所指的刻度xb,并計(jì)算出其長(zhǎng)度的變更量Δxb;Ⅱ.在彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)下,在a處將彈簧截成相同的兩段后,以a端作為彈簧的最右端重復(fù)上述試驗(yàn)步驟,記錄每次a指針?biāo)傅目潭葂a,并計(jì)算出其長(zhǎng)度的變更量Δxa;(1)以鉤碼重力為縱坐標(biāo),Δx為橫坐標(biāo)建立如圖乙所示的坐標(biāo)系,并依據(jù)試驗(yàn)所得數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的兩條圖線(xiàn)。(2)依據(jù)圖乙可知,Oa段彈簧的勁度系數(shù)k1=N/m,Ob段彈簧的勁度系數(shù)k2=N/m。(結(jié)果保留一位小數(shù))

(3)由本試驗(yàn)可知,一根彈簧被截成相等的兩段后,每段的勁度系數(shù)與沒(méi)截?cái)嗲跋啾葘?選填“增大”“減小”或“不變”)。

5.某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置測(cè)量圓形橡皮筋的彈性模量,在彈性限度內(nèi),橡皮筋像彈簧一樣,彈力大小F與伸長(zhǎng)量x成正比,即F=kx,k值與橡皮筋的原長(zhǎng)L、橫截面積S有關(guān),理論與實(shí)踐都表明k=YSL,其中Y(1)在國(guó)際單位制中,彈性模量Y的單位應(yīng)當(dāng)是。

A.N B.mC.N/m D.N/m2(2)先利用刻度尺測(cè)量圓形橡皮筋的原長(zhǎng)L=20.00cm,再利用螺旋測(cè)微器測(cè)量橡皮筋處于原長(zhǎng)時(shí)的直徑D,如圖乙所示,則D=mm。

(3)作出橡皮筋受到的拉力F與伸長(zhǎng)量x的圖像,如圖丙所示,則該橡皮筋的k值為N/m,由k=YSL通過(guò)計(jì)算得出該橡皮筋的彈性模量Y=(保留兩位有效數(shù)字)。6.(2024湖北武漢模擬)某試驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置探究彈簧的彈力與形變量的關(guān)系。試驗(yàn)中運(yùn)用螺旋彈簧,該彈簧在自然狀態(tài)下有確定的收縮力。試驗(yàn)時(shí)把彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)的橫桿上,記錄彈簧自然下垂時(shí)下端的示數(shù)(L)。在彈簧的下端懸掛不同質(zhì)量(m)的鉤碼,記錄彈簧在不同彈力下彈簧下端的示數(shù)并填入表格中,計(jì)算對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量x的值。m/g010203040506070L/cm10.5010.5010.5010.5010.7511.4012.2013.25x/cm00000.250.901.702.75m/g8090100110120130140150L/cm14.3015.3516.4017.5018.6519.6520.7521.85x/cm3.804.855.907.008.159.1510.2511.35甲乙(1)圖乙是依據(jù)上表數(shù)據(jù)繪制的m-x圖線(xiàn),其中AB段為曲線(xiàn)、BC段為直線(xiàn),則該彈簧在(選填“OA”“AB”或“BC”)段滿(mǎn)意胡克定律;

(2)由圖乙可得直線(xiàn)BC的函數(shù)表達(dá)式為m=20021x+92021(單位:g),彈簧的勁度系數(shù)k=N/m,彈簧在自然狀態(tài)下的收縮力F0=N;(重力加速度大小g取9.8m/s2,(3)由于彈簧的質(zhì)量不能忽視,它對(duì)彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量(選填“有”或“沒(méi)有”)影響。

參考答案試驗(yàn)練2探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1.答案(1)12(2)減小(3)當(dāng)形變量較小時(shí),橡皮筋的彈力與伸長(zhǎng)量近似成正比解析(1)依據(jù)圖乙可知,橡皮筋的勁度系數(shù)為k=25×10-(2)由圖丙可知,隨著橡皮筋伸長(zhǎng)量的增加,圖線(xiàn)的斜率減小,橡皮筋的勁度系數(shù)減小。(3)通過(guò)以上分析,可得出試驗(yàn)結(jié)論為當(dāng)伸長(zhǎng)量較小時(shí),橡皮筋的彈力與伸長(zhǎng)量近似成正比。2.答案13.60見(jiàn)解析圖30.6相同解析彈簧的長(zhǎng)度為l0=13.60cm。作出n-l關(guān)系圖像如圖所示不掛鉤碼的點(diǎn)為圖像與橫軸的交點(diǎn)位置;彈簧的勁度系數(shù)為k=FΔl=彈簧的勁度系數(shù)等于圖像的斜率,則彈簧的重力對(duì)勁度系數(shù)的測(cè)量無(wú)影響,該試驗(yàn)方案得到的彈簧勁度系數(shù)與實(shí)際值相比相同。3.答案(1)豎直(2)L3(4)5.0解析(1)因?yàn)閺椈捎凶灾?所以在探究彈簧的彈力與形變量之間的關(guān)系時(shí),須要解除自身重力帶來(lái)的誤差,故試驗(yàn)時(shí)彈簧軸線(xiàn)和刻度尺都應(yīng)在豎直方向。(2)依據(jù)表格中的數(shù)據(jù),可知該刻度尺的分度值為1mm,只有L3測(cè)量的數(shù)據(jù)保留到分度值,其余都是保留到了分度值的下一位,故L3數(shù)值記錄不符合規(guī)范。(4)依據(jù)胡克定律公式F=kΔx,結(jié)合圖像的斜率可得該彈簧的勁度系數(shù)k=FΔx=604.答案(2)10.05.0(3)增大解析(2)依據(jù)胡克定律得F=k·Δx可得Oa段彈簧的勁度系數(shù)k1=FaΔxa=0.66×1(3)由以上分析可知,這根彈簧被截成相等的兩段后,每段的勁度系數(shù)與沒(méi)截?cái)嗲跋啾葘⒃龃蟆?.答案(1)D(2)2.150(3)312.51.7×107N/m2解析(1)依據(jù)表達(dá)式k=YSL,可得Y=kLS,已知k的單位是N/m,L的單位m,S的單位是m2,所以Y的單位是N/m2。故選(2)由圖乙可知,螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為D=2mm+15.0×0.01mm=2.150mm,則橡皮筋處于原長(zhǎng)時(shí)的直徑為2.150mm。(3)依據(jù)F=kx可知,圖像的斜率大小等