2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用實驗2探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系模擬新人教版必修1

PAGE實驗2探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系1．(2022·四川理綜)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系〞時，安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為l1，如圖1所示，圖2是此時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＝__25.85__cm。在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5。每個鉤碼質(zhì)量是50g，掛2個鉤碼時，彈簧彈力F2＝__0.98__N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2)。要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是__彈簧原長__。作出F－x曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342222)[解析]刻度尺的最小分度是1mm，讀數(shù)要估讀到0.1mm，所以讀數(shù)是25.85cm。兩個鉤碼的重力G2＝2mg＝2×50×0.001×9.8N＝0.98N，所以彈簧彈力F2＝0.98N。彈簧的伸長量＝彈簧長度－彈簧的原長，所以需要測量不掛鉤碼時彈簧的長度，即需要測量彈簧的原長。2．(2022·福建理綜)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系〞的實驗。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342223)(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.73cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為__6.93__cm；(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，以下選項中標(biāo)準(zhǔn)的做法是__A__；(填選項前的字母)A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B．隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是__鉤碼重力太大，超過了彈簧的彈性限度__。[解析](1)Δl＝14.66cm－7.73cm＝6.93cm(2)應(yīng)逐一增掛鉤碼，不能隨意增減，A項正確。(3)彈簧下端鉤碼對彈簧的拉力過大，使彈簧形變量超過了彈簧的彈性限度。彈簧的伸長量不再是線性變化。3．(2022·杭州建蘭中學(xué)模擬)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系〞時，某同學(xué)把兩根彈簧如圖1連接起來進行探究。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342224)鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36(1)某次測量如圖2所示，指針示數(shù)為__(15.95～16.05)__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1。用表1數(shù)據(jù)計算彈簧1的勁度系數(shù)為__k1＝(12.2－12.0)N/m__N/m(重力加速度g＝10m/s2)。由表1數(shù)據(jù)__能__(填“能〞或“不能〞)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。[解析](1)讀數(shù)時要在最小刻度后，再加估讀位，此題應(yīng)讀數(shù)為16.00cm。(2)相鄰兩次實驗彈簧受拉力的差均為ΔF＝mg＝50×10－3×10N＝0.5N，用表中1、2、3、4相鄰兩組數(shù)據(jù)分別求勁度系數(shù)有：k1＝eq\f(ΔF,Δx1)＝eq\f(0.5,19.71－15.71×10－2)N/m＝12.50N/m，k2＝eq\f(ΔF,Δx2)＝eq\f(0.5,23.66－19.71×10－2)N/m＝12.66N/m，k3＝eq\f(ΔF,Δx3)＝eq\f(0.5,27.76－23.66×10－2)N/m＝12.20N/m取平均值得k的勁度系數(shù)，k＝eq\f(k1＋k2＋k3,3)＝12.5N/m兩條彈簧串聯(lián)受到拉力大小相等，也能由表中數(shù)據(jù)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。4．(2022·重慶巴蜀中學(xué)模擬)如下圖為“測量彈簧勁度系數(shù)〞的實驗裝置圖，彈簧的上端固定在鐵架臺上，下端裝有指針以及掛鉤，指針恰好指向一把豎直立起的毫米刻度尺，測得在掛鉤上掛上一定數(shù)量鉤碼時，指針在刻度尺上的讀數(shù)如下表。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342225)鉤碼數(shù)n012345刻度尺讀數(shù)xn(cm)2.624.175.707.228.8410.64Δxn＝xn－xn－1(cm)01.551.531.521.621.80所有鉤碼的質(zhì)量可認(rèn)為相同且為m＝50g，重力加速度取g＝9.8m/s2，請答復(fù)以下問題：(1)Δx4、Δx5與Δx1、Δx2、Δx3相比擬有很大的區(qū)別，其可能的原因是：__彈簧伸長超過彈簧的彈性限度__。(2)小劉同學(xué)通過k(x2－x0)＝2mg，k(x3－x1)＝2mg，得勁度系數(shù)表達式：k＝eq\f(4mg,x3＋x2－x0－x1)。請根據(jù)小劉同學(xué)的方法計算出彈簧的勁度系數(shù)k＝__32__N/m。(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)[解析](1)只有在彈簧彈性限度之內(nèi)時，彈簧的彈力才和彈簧的形變量成正比，超過彈性限度，兩者不成正比，故有可能是彈簧伸長超出了彈簧的彈性限度。(2)根據(jù)小劉同學(xué)的計算公式可得k＝eq\f(4mg,x3＋x2－x1－x0)＝eq\f(4×0.05×9.8×102,7.22＋5.70－4.17－2.62)N/m＝32N/m。5．(2022·河南信陽一模)一個實驗小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長量關(guān)系〞的實驗時，采用如圖甲所示裝置，質(zhì)量不計的彈簧下端掛一個小盤，在小盤中增添砝碼，改變彈簧的彈力，實驗中作出小盤中砝碼重力與彈簧伸長量x的關(guān)系圖象如圖乙所示。(取重力加速度g＝10m/s2)eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342226)(1)利用圖乙中圖象，可求得該彈簧的勁度系數(shù)為__200__N/m。(2)利用圖乙中圖象，可求得小盤的質(zhì)量為__0.1__kg，小盤的質(zhì)量會導(dǎo)致彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果與真實值相比__相同__(填“偏大〞“偏小〞或“相同〞)。[解析](1)彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(6－2,3.5－1.5)N/cm＝2N/cm＝200N/m。(2)由圖示圖象可知mg＝kx1，m＝eq\f(kx1,g)＝eq\f(2×0.5,10)kg＝0.1kg。應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，小盤的質(zhì)量不會對彈簧勁度系數(shù)的測量造成影響。6．(2022·廣東東莞實驗中學(xué)期末)某同學(xué)探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k。做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好指在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個50g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個50g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2……掛七個50g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L7。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51342227)(1)下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是__L5__和__L6__。測量記錄表：代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.10__6.85__8.0010.312.1__14.05__(2)實驗中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據(jù)以下圖將這兩個測量值填入記錄表中。(3)為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值：d1＝L4－L0＝6.90cm；d2＝L5－L1＝6.90cm；d3＝L6－L2＝7.00cm；請你給出第四個差值：d4＝__L7－L3__＝__7.20__cm。(4)根據(jù)以上差值，可以求出每增加50g鉤碼的彈簧平均伸長量ΔL。ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子為ΔL＝eq\f(d1＋d2＋d3＋d4,16)，代入數(shù)據(jù)解得ΔL＝__1.75__cm。(5)計算彈簧的勁度系數(shù)k＝__28.0__N/m。(g取9.8m/s2)[解析](1)刻度尺的分度值為1mm，所以長度L5應(yīng)為10.30cm，L6應(yīng)為12.10cm。(2)根據(jù)圖示讀出指針指示的刻度數(shù)值：L3＝6.85cm，L7＝14.05cm。(3)根據(jù)題意可知，第四個差值應(yīng)為d4＝L7－L3＝14.05cm－6.85c