2024年高考物理第一輪復(fù)習(xí)講義（有解析）：第二章 實(shí)驗(yàn)二　探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系

第第頁(yè)2024年高考物理第一輪復(fù)習(xí)講義（有解析）：第二章實(shí)驗(yàn)二探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1．某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。

(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)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(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量Δl為_(kāi)_______cm。

(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力。關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________(填選項(xiàng)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(duì)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(duì)應(yīng)的鉤碼總重

(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)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________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)由題圖乙知，標(biāo)尺示數(shù)為14.66cm，所以彈簧伸長(zhǎng)量為(14.66－7.73)cm＝

6.93cm。

(2)若隨意增減鉤碼，會(huì)使作圖不方便，且有可能會(huì)超出彈簧彈性限度，所以應(yīng)逐一增掛鉤碼，選項(xiàng)A正確。

(3)由題圖丙知AB段伸長(zhǎng)量與彈力不呈線性關(guān)系，是因?yàn)殂^碼重力過(guò)大，彈簧的形變超過(guò)了彈簧彈性限度。

答案：(1)6.93(2)A(3)鉤碼重力過(guò)大，彈簧的形變超過(guò)了彈簧彈性限度

2．(2022·山東濰坊高三檢測(cè))如圖所示為一同學(xué)利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的裝置示意圖，水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重物，左側(cè)固定有豎直刻度尺。靜止時(shí)彈簧上端的指針指示如圖所示，表格中記錄此時(shí)壓力傳感器的示數(shù)為6.00N；豎直向上緩慢地拉動(dòng)彈簧，分別記錄指針示數(shù)和對(duì)應(yīng)的傳感器示數(shù)如表中所示。

傳感器示數(shù)FN(N)6.004.003.001.000

指針示數(shù)x(cm)14.6015.8118.1919.40

(1)補(bǔ)充完整表格中指針示數(shù)。

(2)在以傳感器示數(shù)FN為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標(biāo)系中，描點(diǎn)畫(huà)出FNx圖像，并根據(jù)圖像求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

解析：(1)直尺的最小刻度為1mm，根據(jù)直尺的讀數(shù)規(guī)則可知，估讀到最小刻度的下一位，故讀數(shù)為12.20cm。

(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)作出圖像，如圖所示。

由題意可知FN＋F＝mg，則FN＝mg－kΔx，即FN＝mg－k(x－x0)，則圖像斜率的絕對(duì)值為彈簧的勁度系數(shù)，由圖像可知k＝≈83.3N/m。

答案：(1)12.20(2)圖見(jiàn)解析83.3(82.0～83.8都算正確)

3．某同學(xué)在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，彈簧不掛物體時(shí)下端指針?biāo)傅目潭葹閤0，在彈簧下端用足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線掛上4個(gè)相同的鉤碼(彈簧處于彈性限度內(nèi))，靜止置于燒杯T內(nèi)，控制閥門(mén)S通過(guò)細(xì)膠管向燒杯中緩慢注水，依次浸沒(méi)4個(gè)鉤碼，記錄每浸沒(méi)一個(gè)鉤碼時(shí)指針?biāo)傅目潭葂1、x2、x3、x4。已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為m，重力加速度為g，以xn為縱坐標(biāo)，n為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，作出xn和浸沒(méi)鉤碼個(gè)數(shù)n的關(guān)系圖像，求得圖像斜率為a，縱截距為b，則該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______，每個(gè)鉤碼所受浮力為_(kāi)_______。(用a、b、m、g和x0表示)

解析：設(shè)每個(gè)鉤碼所受浮力為F，由題意可列關(guān)系式k(xn－x0)＝4mg－nF，則xn＝

－n＋＋x0，解得k＝，F(xiàn)＝。

答案：

4．某物理學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置來(lái)研究橡皮筋的勁度系數(shù)(遵循胡克定律且實(shí)驗(yàn)中彈力始終未超過(guò)彈性限度)，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的橡皮筋的上端固定在O點(diǎn)，下端掛一重物。用與白紙平行的水平力(由拉力傳感器顯示其大小)作用于N點(diǎn)，靜止時(shí)記錄下N點(diǎn)的位置a。

(1)若拉力傳感器顯示的拉力大小為F，用刻度尺測(cè)量橡皮筋ON的長(zhǎng)為L(zhǎng)及N點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離為x，則橡皮筋的勁度系數(shù)為_(kāi)_______(用所測(cè)物理量表示)。

(2)若換用另一個(gè)原長(zhǎng)相同的橡皮筋，重復(fù)上述過(guò)程，記錄靜止時(shí)N點(diǎn)的位置b，發(fā)現(xiàn)O、a、b三點(diǎn)剛好在同一直線上，其位置如圖乙所示，則下列說(shuō)法中正確的是________。

A.第二次拉力傳感器顯示的拉力示數(shù)較大

B．兩次拉力傳感器顯示的拉力示數(shù)相同

C．第二次所用的橡皮筋的勁度系數(shù)小

D．第二次所用的橡皮筋的勁度系數(shù)大

解析：(1)設(shè)橡皮筋與豎直方向夾角為θ，重物重力為G，結(jié)點(diǎn)N在豎直拉力(大小等于重物重力G)、橡皮筋拉力FT和水平拉力F作用下處于平衡狀態(tài)，滿(mǎn)足圖示關(guān)系，則sinθ＝，

而sinθ＝，F(xiàn)T＝k(L－L0)，

聯(lián)立得k＝。

(2)由受力圖知F＝Gtanθ，兩次實(shí)驗(yàn)中G、θ均