2018屆高考物理復(fù)習(xí)題組層級(jí)快練10第二單元相互作用4實(shí)驗(yàn)：探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系.docx

題組層級(jí)快練(十)實(shí)驗(yàn)：探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系一、選擇題1(1)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是()A彈簧被拉伸時(shí)，能超出它的彈性限度B用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等(2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，掛上砝碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L，把(LL0)作為彈簧的伸長(zhǎng)量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫(huà)出的圖線可能是下圖所示圖像中的()答案(1)B(2)C解析(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以需要研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減砝碼的數(shù)目，以改變對(duì)彈簧的拉力，來(lái)探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，所以選B項(xiàng)(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量x0，所以選C項(xiàng)二、非選擇題2(2015四川)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度為l1，如圖1所示，圖2是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1_ cm.在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼，靜止時(shí)彈簧長(zhǎng)度分別是l2、l3、l4、l5.已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量是50 g，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧彈力F2_ N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s2)要得到彈簧伸長(zhǎng)量x，還需要測(cè)量的是_作出Fx曲線，得到彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系答案25.820.98彈簧的原長(zhǎng)l0解析根據(jù)圖2指針指示可知，l125.82 cm，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，以2個(gè)鉤碼整體為對(duì)象，受重力mg和彈簧的拉力F2作用而處于平衡；根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有：F2mg2501039.8 N0.98 N，彈簧的伸長(zhǎng)(或縮短)量x|ll0|，其中l(wèi)為彈簧形變以后的長(zhǎng)度，l0為彈簧的原長(zhǎng)，因此要得到彈簧伸長(zhǎng)量x，還需要測(cè)量的是彈簧的原長(zhǎng)l0.3某同學(xué)利用如圖(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長(zhǎng)度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)(1)在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持_狀態(tài)(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量(記錄)的物理量有_.(3)他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖線由此圖線可得該彈簧的原長(zhǎng)x0_ cm，勁度系數(shù)k_ N/m.(4)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖(c)所示時(shí)，該彈簧的長(zhǎng)度x_ cm.答案(1)豎直(2)懸掛鉤碼的重力及對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度(3)450(4)10解析(1)為了刻度尺讀數(shù)準(zhǔn)確，要求刻度尺保持豎直(3)由胡克定律，可得Fk(xx0)，可知圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長(zhǎng)，即x04 cm；圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k50 N/m.(4)由胡克定律，可得Fk(xx0)，代入數(shù)據(jù)得x10 cm.4某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L04.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示鉤碼個(gè)數(shù)12345彈力F/N1.02.03.04.05.0彈簧的長(zhǎng)度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出Fx圖線；(2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k_ N/m；(3)圖線與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是_答案(1)如圖(2)50(3)彈簧自身重力解析(1)略(2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比，由Fkx，得k，即圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)(3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時(shí)的長(zhǎng)度與平放時(shí)的長(zhǎng)度不一樣，平放時(shí)稍短一些量取L0時(shí)，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺(tái)上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長(zhǎng)5某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤(pán)中每次增加10 g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6，數(shù)據(jù)如下表代表符號(hào)L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)(3)下圖是該同學(xué)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(zhǎng)度與_的差值(填“L0”或“Lx”)(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)答案(1)豎直(2)靜止L31 mm(3)Lx(4)4.9，10解析(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤(pán)的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向(2)彈簧靜止時(shí)，記錄原長(zhǎng)L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm.(3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為0，所以xLLx.(4)由胡克定律Fkx知，圖線斜率即為勁度系數(shù)k N/m4.9 N/m，同理砝碼盤(pán)質(zhì)量m kg0.01 kg10 g.6通過(guò)“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)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(zhǎng)(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(zhǎng)為L(zhǎng)0、勁度系數(shù)為k1的長(zhǎng)彈簧A，現(xiàn)把它截成長(zhǎng)為L(zhǎng)0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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)所需的器材除鐵架臺(tái)外，還需要的器材有_(2)簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟(3)如圖是實(shí)驗(yàn)得到的圖線根據(jù)圖線得出彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長(zhǎng)度有怎樣的關(guān)系？答案見(jiàn)解析解析(1)刻度尺、已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼(或彈簧測(cè)力計(jì))(2)實(shí)驗(yàn)步驟：a將彈簧B懸掛在鐵架臺(tái)上，用刻度尺測(cè)量其長(zhǎng)度LB；b在彈簧B的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個(gè)數(shù)(如n個(gè))，并用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度L1；c由Fmg計(jì)算彈簧的彈力；由xL1LB計(jì)算出彈簧的伸長(zhǎng)量由k計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)；d改變鉤碼的個(gè)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(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(zhǎng)的勁度系數(shù)越小)7某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題：一輕彈簧一端固定于某一深度為h0.25 m、且開(kāi)口向右的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的左部分位于筒內(nèi))，如圖甲所示，如果本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量出筒口右端彈簧的長(zhǎng)度l，現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過(guò)改變掛鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變l，作出Fl變化的圖線如圖乙所示(1)由此圖線可得出的結(jié)論是_；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi) N/m，彈簧的原長(zhǎng)l0_ m；(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于_；缺點(diǎn)在于_答案(1)在彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比(2)1000.15(3)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與筒及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差解析(1)在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長(zhǎng)量成正比(2)彈簧原長(zhǎng)為l0，則根據(jù)胡克定律，有Fk(hll0)klk(hl0)由此可知，圖像的斜率大小表示勁度系數(shù)大小，故k100 N/m，h0.25 m，當(dāng)l0時(shí)，F(xiàn)10 N，將數(shù)據(jù)代入方程，可解得l015 cm0.15 m.(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響缺點(diǎn)在于：彈簧與筒及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差8橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，伸長(zhǎng)量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時(shí)的長(zhǎng)度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)驗(yàn)都表明k，其中Y是一個(gè)由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量(1)在國(guó)際單位制中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是_ANBmCN/m DPa(2)有一段橫截面積是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量出它的楊氏模量Y的值首先利用測(cè)量工具a測(cè)得橡皮筋的長(zhǎng)度L20.00 cm，利用測(cè)量工具b測(cè)得橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑D4.000 mm，那么測(cè)量工具a應(yīng)該是_；測(cè)量工具b應(yīng)該是_(3)用如圖甲所示的裝置就可以測(cè)出這種橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長(zhǎng)量x的實(shí)驗(yàn)記錄.拉力F(N)510152025伸長(zhǎng)量x(cm)1.63.24.86.48.0請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出Fx圖像，由圖像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_(保留一位有效數(shù)字)答案(1)D(2)毫米刻度尺螺旋測(cè)微器(3)圖像略3.1102(4)