2024-2025學年新教材高中物理第三章相互作用-力1.3探究彈力和彈簧伸長量之間練習含解析新人教版必修第一冊

PAGE5-課時3探究彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系考點1試驗原理與試驗步驟1.(湖北黃岡中學2024高一月考)如圖3-1-20甲所示,用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。圖3-1-20(1)為完成試驗,還須要的試驗器材是。

答案：刻度尺解析：試驗須要測彈簧的長度、形變量,故還須要的試驗器材是刻度尺。(2)試驗中須要測量的物理量有。

答案：彈簧原長、彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量(或長度)解析：為了測量彈簧的形變量,試驗中還應(yīng)測量彈簧原長、彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量(或長度)。(3)圖3-1-20乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線,圖線不過原點的緣由是,圖線末端彎曲的緣由是。

答案：彈簧有自重超出彈性限度解析：圖線不過原點說明沒有力時有了形變量,故說明彈簧有自身的重力存在;圖線末端彎曲的緣由是超出彈簧的彈性限度。(4)為完成該試驗,設(shè)計的試驗步驟如下:A.以彈簧伸長量為橫坐標,以彈力為縱坐標,描出各組(x,F)對應(yīng)的點,并用平滑的曲線連接起來;B.登記彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0;C.將鐵架臺固定于桌子上,并將彈簧的一端固定于橫梁上,在彈簧旁邊豎直固定一把刻度尺;D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個……鉤碼,并分別登記鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度,并記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼;E.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與伸長量的關(guān)系式,首先嘗試寫成一次函數(shù),假如不行,則考慮二次函數(shù);F.說明函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義;G.整理儀器。答案：CBDAEFG解析：試驗中要先組裝器材,即CB,然后進行試驗,即D,再進行數(shù)據(jù)處理,分析說明表達式,最終整理儀器,即AEFG。所以先后依次為CBDAEFG。請將以上步驟按操作的先后依次排列出來?？键c2試驗數(shù)據(jù)處理2.(多選)如圖3-1-21甲所示,一個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產(chǎn)生的彈力大小與彈簧的形變量的關(guān)系圖像,如圖3-1-21乙所示。則下列推斷正確的是()。圖3-1-21A.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2N/mD.該彈簧受到反向壓力時,勁度系數(shù)不變答案：BD解析：圖像所描述的是彈簧產(chǎn)生的彈力大小與彈簧的形變量的關(guān)系圖像,而不是指彈簧的長度,故A項錯誤,B項正確;由圖像求得k=ΔFΔx=200N/m,C項錯誤;彈簧的勁度系數(shù)由彈簧的本身性質(zhì)確定,3.一個試驗小組在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的試驗中,運用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長度的關(guān)系圖像如圖3-1-22所示。下列表述正確的是()。圖3-1-22A.a的原長比b的長B.a的勁度系數(shù)比b的大C.a的勁度系數(shù)比b的小D.測得的彈力與彈簧的長度成正比答案：B解析：圖像中的斜率表示勁度系數(shù),可知a的勁度系數(shù)比b的大,B正確,C錯誤;圖線與l軸的截距表示原長,則a的原長比b的短,A錯誤;彈力與彈簧的伸長量成正比,D錯誤。4.探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系時,在彈性限度內(nèi),懸掛15N重物時,彈簧長度為0.16m,懸掛20N重物時,彈簧長度為0.18m,則彈簧的原長L0和勁度系數(shù)k分別為()。A.L0=0.02m,k=500N/mB.L0=0.10m,k=500N/mC.L0=0.02m,k=250N/mD.L0=0.10m,k=250N/m答案：D解析：依據(jù)胡克定律,當懸掛15N重物時,有F1=k(L1-L0),當懸掛20N重物時,F2=k(L2-L0),將F1=15N,L1=0.16m,F2=20N,L2=0.18m,代入解得k=250N/m,L0=0.10m。5.(多選)熬煉身體用的拉力器,并列裝有四根相同的彈簧,每根彈簧的自然長度都是40cm,某人用600N的力把它們拉長至1.6m,則()。A.人的每只手受到拉力器的拉力為300NB.每根彈簧產(chǎn)生的彈力為150NC.每根彈簧的勁度系數(shù)為125N/mD.每根彈簧的勁度系數(shù)為500N/m答案：BC解析：某人用600N的力,依據(jù)牛頓第三定律得知,人的每只手受到拉力器的拉力為600N,故A項錯誤;由于四根彈簧并排安裝,每根彈簧受到的拉力相等,每根彈簧產(chǎn)生的彈力均為150N,故B項正確;每根彈簧的伸長量為x=1.6m-0.4m=1.2m,彈力F=150N,則由胡克定律(F=kx)得,勁度系數(shù)k=Fx=125N/m,故C項正確,D6.(湖南岳陽2024高一月考)某同學利用如圖3-1-23甲裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的試驗。圖3-1-23(1)在安裝刻度尺時,必需使刻度尺保持狀態(tài)。

答案：豎直解析：彈簧是豎直的,刻度尺必需與彈簧平行,故刻度尺要保持豎直狀態(tài)。(2)他通過試驗得到如圖3-1-23乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線。由此圖線可得該彈簧的原長x0=cm,勁度系數(shù)k=N/m。

答案：450解析：彈簧處于原長時,彈力為零,故原長為4cm;彈簧彈力為2N時,彈簧的長度為8cm,伸長量為4cm,依據(jù)胡克定律,有:k=FΔx=2N0.(3)他又利用本試驗原理把該彈簧做成一把彈簧測力計,當彈簧測力計上的示數(shù)如圖3-1-23丙所示時,該彈簧的長度x=cm。

答案：10解析：由題圖丙得到彈簧的彈力為3N,依據(jù)題圖乙得到彈簧的長度為10cm。7.(福建晉江2024高一月考)某同學想探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。(1)該同學將彈簧懸掛在鐵架臺上,刻度尺固定在彈簧一側(cè)。彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在(填“水平”或“豎直”)方向。

答案：豎直解析：彈簧的軸線必需沿重力方向,所以應(yīng)沿豎直方向。(2)彈簧自然懸掛,待彈簧時,長度記為L0;彈簧下端掛上砝碼盤時,長度記為Lx;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長度依次記為L1至L6,數(shù)據(jù)如下表:

代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號為。由表可知所用刻度尺的最小刻度為。

答案：靜止L31mm解析：由于表中測量值已經(jīng)估讀到0.1mm,所以刻度尺的最小刻度應(yīng)是1mm。(3)如圖3-1-24是該同學依據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長度與的差值(填“L0”或“Lx”)。

圖3-1-24答案：Lx解析：因為m0g=k(Lx-L0),nmg+m0g=k(Ln-L0),整理得nmg=k(Ln-Lx),所以