2024高考物理一輪復(fù)習(xí)規(guī)范演練8探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)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(zhǎng)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(dāng)對(duì)彈簧施加改變的作用力（拉力或壓力）時(shí)，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(zhǎng)度成正比B.彈力的增加量與對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)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(shí)，勁度系數(shù)不變解析：由題圖乙知，F(xiàn)-x圖線(xiàn)是一個(gè)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，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(xiàng)A符合題意，選項(xiàng)B、C、D不符合題意.答案：A2.（2024·寧夏青銅峽高級(jí)中學(xué)月考）某試驗(yàn)小組在探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0＝4.6cm，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，在下端掛鉤碼，每增加一個(gè)鉤碼均登記對(duì)應(yīng)的彈簧長(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彈簧長(zhǎng)度x/cm7.09.014.013.015.0（1）某次測(cè)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(xiàn)（5個(gè)點(diǎn)跡必需清楚可見(jiàn)）.圖乙（3）由此圖線(xiàn)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(gè)點(diǎn)跡必需清楚可見(jiàn)，第3個(gè)點(diǎn)是錯(cuò)誤點(diǎn)，應(yīng)舍棄）.（3）由此圖線(xiàn)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(jiàn)解析（3）503.（2024·長(zhǎng)春質(zhì)檢三）某探討性學(xué)習(xí)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(lái)繞制彈簧.（1）進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)須要采納限制變量法，除了材料相同外，你認(rèn)為還應(yīng)限制哪些因素相同（寫(xiě)出兩項(xiàng)即可），.（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量繞制彈簧的鋼絲直徑，某次測(cè)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(xiàng)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(zhǎng)度、總匝數(shù)、單位長(zhǎng)度的匝數(shù)、彈簧圈的直（半）徑等，在試驗(yàn)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(biāo)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(biāo)尺讀數(shù)：因第四刻度線(xiàn)與主尺某條刻度線(xiàn)對(duì)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(zhǎng)度、總匝數(shù)、單位長(zhǎng)度的匝數(shù)、螺距、彈簧圈的直（半）徑、彈簧的粗細(xì)、彈簧的橫截面積等（答出兩個(gè)即可）（2）1.4（3）44.（2024·濟(jì)南檢測(cè)）在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的試驗(yàn)中，試驗(yàn)裝置如圖甲所示.所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧供應(yīng)了向右恒定的拉力.試驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度.圖甲（1）有一個(gè)同學(xué)通過(guò)以上試驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，請(qǐng)?jiān)趫D乙上作出F-L圖線(xiàn).圖乙（2）由此圖線(xiàn)可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0＝cm，勁度系數(shù)k＝N/m.（3）試依據(jù)以上該同學(xué)的試驗(yàn)狀況，請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格（不必填寫(xiě)其試驗(yàn)測(cè)得的詳細(xì)數(shù)據(jù)）.（4）該同學(xué)試驗(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___________________________________________________________________________________________________.解析：（1）如圖所示.（2）彈簧的原長(zhǎng)L0即為彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，由圖象可知，L0＝5×10－2m＝5cm.勁度系數(shù)為圖線(xiàn)的斜率，k＝20N/m.答案：（1）見(jiàn)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(zhǎng)度L/（×10－2m）（4）避開(kāi)彈簧自身所受重力對(duì)試驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成試驗(yàn)誤差5.（2024·湖南師大附中測(cè)試）英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)覺(jué)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)它的伸長(zhǎng)量與拉力成正比，這就是聞名的胡克定律.這一發(fā)覺(jué)為后人對(duì)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(zhǎng)為3m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計(jì)要求它受到拉力后伸長(zhǎng)不超過(guò)原長(zhǎng)的eq\f(1,1000).由于這一拉力很大，桿又較長(zhǎng)，干脆測(cè)試有困難，因此，選用同種材料制成的樣品進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下：長(zhǎng)度/m250500750100010.050.040.080.120.1620.050.080.160.240.3210.100.020.040.060.08（1）測(cè)試結(jié)果表明金屬絲或金屬桿受拉力作用后其伸長(zhǎng)量與材料的長(zhǎng)度成比，與材料的截面積成比.（2）通過(guò)對(duì)樣品的測(cè)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(dāng)受到的拉力F、橫截面積S肯定時(shí)，伸長(zhǎng)量x與樣品長(zhǎng)度L成正比；②當(dāng)受到的拉力F、樣品長(zhǎng)度L肯定時(shí)，伸長(zhǎng)量x與橫截面積S成反比；③當(dāng)樣品長(zhǎng)度L、橫截面積S肯定時(shí)，伸長(zhǎng)量x與受到的拉力F成正比.由①②的結(jié)論，測(cè)試結(jié)果表明材料受拉力作用后其伸長(zhǎng)量與材料的長(zhǎng)度成正比，與材料的截面積成反比.（2）由①②③三個(gè)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(gè)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(cè)金屬桿M承受最大拉力時(shí)，其伸長(zhǎng)量為原來(lái)的eq\f(1,1000)，即x＝3×10－3m，此時(shí)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(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能.將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點(diǎn)；在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門(mén)，計(jì)時(shí)器（圖中未畫(huà)出）與兩個(gè)光電門(mén)相連.先用米尺測(cè)得B、C兩點(diǎn)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(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t，用米尺測(cè)量A、O之間的距離x.（1）計(jì)算滑塊離開(kāi)彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是.（2）為求出彈簧的彈性勢(shì)能，還須要測(cè)量.A.彈簧原長(zhǎng)B.當(dāng)?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(jì)時(shí)器顯示時(shí)間t將.A.增大B.減小C.不變解析：（1）滑塊離開(kāi)彈簧后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故滑塊的速率v＝eq\f(s