2024高考物理一輪復(fù)習規(guī)范演練8探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系含解析新人教版

PAGE5-規(guī)范演練8探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系1.如圖甲所示，一根彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連.當對彈簧施加改變的作用力（拉力或壓力）時，在電腦上得到了彈簧的形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象，如圖乙所示.則下列推斷不正確的是（）圖甲圖乙A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B.彈力的增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比C.該彈簧的勁度系數(shù)是200N/mD.該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變解析：由題圖乙知，F(xiàn)-x圖線是一個過原點的直線，可求得彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(20,0.1)N/m＝200N/m，可知選項A符合題意，選項B、C、D不符合題意.答案：A2.（2024·寧夏青銅峽高級中學月考）某試驗小組在探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系時，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長L0＝4.6cm，再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一個鉤碼均登記對應(yīng)的彈簧長度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示.鉤碼個數(shù)12345彈力F/N1.02.03.04.05.0彈簧長度x/cm7.09.014.013.015.0（1）某次測量指針B如圖甲所示，指針示數(shù)為cm.圖甲（2）依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出F-x圖線（5個點跡必需清楚可見）.圖乙（3）由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k＝N/m.解析：指針示數(shù)為16.0cm.（2）如圖所示（5個點跡必需清楚可見，第3個點是錯誤點，應(yīng)舍棄）.（3）由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(5－1,（15.0－7.0）×10－2)N/m＝50N/m.答案：（1）16.0（2）圖見解析（3）503.（2024·長春質(zhì)檢三）某探討性學習小組要探討彈簧的勁度系數(shù)與繞制彈簧的金屬絲直徑間的關(guān)系，為此他們選擇了同種材料制成的不同直徑的鋼絲來繞制彈簧.（1）進行此項試驗須要采納限制變量法，除了材料相同外，你認為還應(yīng)限制哪些因素相同（寫出兩項即可），.（2）用游標卡尺測量繞制彈簧的鋼絲直徑，某次測量示數(shù)如圖所示，則該鋼絲的直徑為mm.（3）依據(jù)下表中相關(guān)數(shù)據(jù)，分析可得：在其他條件相同的狀況下，彈簧的勁度系數(shù)與其所用鋼絲直徑的次方成正比.項目勁度系數(shù)k/（N·m－1）鋼絲的直徑D/mmD－1/mm－1D2/mm2D3/mm3D4/mm411320.91.110.810.730.6624141.20.831.441.732.07310121.50.672.253.385.06解析：（1）影響彈簧的勁度系數(shù)的因素許多，有材料、彈簧的總長度、總匝數(shù)、單位長度的匝數(shù)、彈簧圈的直（半）徑等，在試驗中要限制變量，只讓金屬絲的直徑不同才能有比較的意義.（2）游標卡尺的讀數(shù)應(yīng)由兩部分組成，一是主尺讀數(shù)：1mm；二是游標尺讀數(shù)：因第四刻度線與主尺某條刻度線對齊，則其讀數(shù)應(yīng)為4×0.1＝0.4mm；加和后讀數(shù)為1.4mm.（3）若勁度系數(shù)與某一量成正比，則某一量的比例應(yīng)等于勁度系數(shù)之比，則符合其比例系數(shù)的只有直徑的4次方之比.答案：（1）彈簧的總長度、總匝數(shù)、單位長度的匝數(shù)、螺距、彈簧圈的直（半）徑、彈簧的粗細、彈簧的橫截面積等（答出兩個即可）（2）1.4（3）44.（2024·濟南檢測）在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的試驗中，試驗裝置如圖甲所示.所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧供應(yīng)了向右恒定的拉力.試驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度.圖甲（1）有一個同學通過以上試驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標紙上，請在圖乙上作出F-L圖線.圖乙（2）由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝cm，勁度系數(shù)k＝N/m.（3）試依據(jù)以上該同學的試驗狀況，請你幫助他設(shè)計一個記錄試驗數(shù)據(jù)的表格（不必填寫其試驗測得的詳細數(shù)據(jù)）.（4）該同學試驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較：優(yōu)點在于___________________________________________________________________________________________________；缺點在于___________________________________________________________________________________________________.解析：（1）如圖所示.（2）彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L0＝5×10－2m＝5cm.勁度系數(shù)為圖線的斜率，k＝20N/m.答案：（1）見解析圖（2）520（3）記錄數(shù)據(jù)的表格如下表次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/（×10－2m）（4）避開彈簧自身所受重力對試驗的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成試驗誤差5.（2024·湖南師大附中測試）英國物理學家胡克發(fā)覺：金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)它的伸長量與拉力成正比，這就是聞名的胡克定律.這一發(fā)覺為后人對材料的探討奠定了基礎(chǔ).現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長為3m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計要求它受到拉力后伸長不超過原長的eq\f(1,1000).由于這一拉力很大，桿又較長，干脆測試有困難，因此，選用同種材料制成的樣品進行測試，通過測試取得數(shù)據(jù)如下：長度/m250500750100010.050.040.080.120.1620.050.080.160.240.3210.100.020.040.060.08（1）測試結(jié)果表明金屬絲或金屬桿受拉力作用后其伸長量與材料的長度成比，與材料的截面積成比.（2）通過對樣品的測試，推算出用新材料制成的上述金屬桿所能承受的最大拉力為N.解析：（1）由表格知：①當受到的拉力F、橫截面積S肯定時，伸長量x與樣品長度L成正比；②當受到的拉力F、樣品長度L肯定時，伸長量x與橫截面積S成反比；③當樣品長度L、橫截面積S肯定時，伸長量x與受到的拉力F成正比.由①②的結(jié)論，測試結(jié)果表明材料受拉力作用后其伸長量與材料的長度成正比，與材料的截面積成反比.（2）由①②③三個結(jié)論，可以歸納出，x與L、S、F之間存在肯定量的比例關(guān)系，設(shè)這個比值為k，則有x＝keq\f(FL,S)（k為常數(shù)），依據(jù)圖表供應(yīng)數(shù)據(jù)代入解得k＝8×10－12m2/N，由題意知待測金屬桿M承受最大拉力時，其伸長量為原來的eq\f(1,1000)，即x＝3×10－3m，此時S＝0.8cm2＝8×10－5m2，L＝3m；代入公式x＝keq\f(FL,S)，解得F＝1×104N.答案：（1）正反（2）1×1046.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，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，還須要測量.A.彈簧原長B.當?shù)刂亓铀俣菴.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.不變解析：（1）滑塊離開彈簧后做勻速直線運動，故滑塊的速率v＝eq\f(s