04探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系-高考沖刺100天力學(xué)實驗精準突破(解析版)

1、04探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系-高考沖刺100天力學(xué)實驗精準突破1某學(xué)校物理學(xué)習(xí)小組在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”。(1)如圖所示，將彈簧的上端O點固定懸吊在鐵架臺上，旁邊放置一刻度尺，刻度尺的零刻度線跟O點對齊，在彈簧的下部A處做一標記，并固定一個指針。在彈簧下端的掛鉤上掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量都是50 g)，指針在刻度尺上指示的刻度為x。逐個增加所掛鉤碼的個數(shù)，刻度x隨掛鉤上的鉤碼的重力F的不同而發(fā)生變化，將實驗測得的相應(yīng)F、x各點描繪在圖乙中。請在右圖中描繪出x隨F變化的圖象（請在答題卡中的圖像上作答）。由圖象得出彈簧的勁度系數(shù)kA_N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)如果將指針固定

2、在A點的下方P處，再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比，可能_。A大于kA B等于kA C小于kA D無法確定(3)如果將指針固定在A點的上方Q處，再作出x隨F變化的圖象，得出彈簧的勁度系數(shù)與kA相比，可能_。A大于kA B等于kA C小于kA D無法確定【答案】：64 B A 【解析】：(1)描點畫出x隨F變化的圖象，如圖所示：直線的斜率的倒數(shù)表示彈簧的勁度系數(shù)，即代入數(shù)據(jù)得(2)如果將指針固定在A點的下方P處，彈簧的勁度系數(shù)不變，得出彈簧的勁度系數(shù)仍等于kA，故B正確，ACD錯誤。故選B。(3)如果將指針固定在A點的上方Q處，由于選用的彈簧變短，則彈簧的勁度系數(shù)變大，得出彈

3、簧的勁度系數(shù)與kA相比，要大于kA，故A正確，BCD錯誤。故選A。2某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為250N/m，如圖甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究共點力的平衡條件”實驗。在保持彈簧OC伸長1.00cm不變的條件下：(1)若彈簧秤a、b間夾角為90，彈簧秤a的讀數(shù)是_N（圖乙中所示），則彈簧秤b的讀數(shù)可能為_N。(2)保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，將彈簧秤a、b間的夾角逐漸從90增大至120，則在此過程中（_）A彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變大B彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變小C彈簧秤a的讀數(shù)變小，彈簧秤b的讀數(shù)變大D彈簧秤

4、a的讀數(shù)不變，彈簧秤b的讀數(shù)變小【答案】：1.50（1.471.53） 2.00（1.972.03） A 【解析】：(1)彈簧秤a的讀數(shù)是1.50N；彈簧的彈力為則彈簧秤b的讀數(shù)可能為(2)保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，將彈簧秤a、b間的夾角逐漸從90增大至120，則在此過程中，根據(jù)平行四邊形法則作圖，彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變大；故選A。3如圖甲所示，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（重力加速度已知）。（1）為完成實驗，還需要的實驗器材有_。（2）圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_N/m。

5、（3）圖線不過原點的原因是由于_。（4）一個實驗小組在上述實驗中，使用兩根不同的輕彈簧a和b（自重很小），得到彈力（F）與彈簧總長度（l）的圖像如圖所示。下列表述正確的是（_）Ab的原長比a的長Ba的勁度系數(shù)比b的大C施加同樣大的力，a的形變量比b的大D測得的彈力與彈簧的總長度成正比【答案】：刻度尺 200 彈簧自身重力的原因 AC 【解析】：(1)此實驗需要測量彈簧的伸長量，故還需要刻度尺。(2)彈簧彈力F與彈簧伸長量l的Fl圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)，如圖所示可得(3)彈簧自身重力不可忽略，導(dǎo)致豎直放置的彈簧因自身重力而伸長，故圖線不過原點。(4)A圖像與橫軸的交點。等于彈簧的原長，因此b

6、的原長比a的長，A正確；Bl圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)，因此b的勁度系數(shù)比a的大，B錯誤；C根據(jù)胡克定律勁度系數(shù)越小，施加相同的力，形變量越大，因此施加同樣大的力，a的形變量比b的大，C正確；D測得的彈力與彈簧伸長量成正比，D錯誤，故選AC。4在“研究彈簧的形變與外力的關(guān)系”的實驗中，將彈簧水平放置，測出其自然長度，然后豎直懸掛讓其自然下垂，在其下端豎直向下施加外力。實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的。用記錄的外力與彈簧的形變量作出的圖線如圖所示。(1)由圖求出彈簧的勁度系數(shù)，即_；(2)本題中彈簧的形變量與外力關(guān)系式_；(3)圖線不過原點的原因是：_?！敬鸢浮浚?00 F=100 x-2 由

7、于彈簧原長是水平放置時的長度，而豎直懸掛時彈簧的自身重力會引起彈簧的額外伸長 【解析】：(1)當(dāng)拉力為8N時，彈簧的形變量為；當(dāng)拉力為0時，彈簧的形變量為；由胡克定律得：圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)。(2)設(shè)彈簧的形變量與外力關(guān)系式當(dāng)拉力為0時，彈簧的形變量為代入關(guān)系式可得所以形變量與外力關(guān)系式為(3)由于彈簧原長是水平放置時的長度，而豎直懸掛時彈簧的自身重力會引起彈簧的額外伸長，故實驗圖象不過原點。5某同學(xué)在做“彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛，讓其自然下垂；然后在彈簧下端加1個、2個質(zhì)量都為m0的鉤碼，測出彈簧靜止時對應(yīng)的總長度L1、L2，以鉤碼的總質(zhì)量m為縱軸，彈簧的總長

8、度L為橫軸建立直角坐標系，根據(jù)測得數(shù)據(jù)描點得出m-L圖像，如圖所示。由圖可知，彈簧的原長為_cm，彈簧的勁度系數(shù)為_N/m。（實驗過程中未超過彈簧的彈性限度，重力加速度取10m/s2）【答案】：2 200 【解析】：所掛鉤碼質(zhì)量為0時，彈簧的長度等于彈簧原長，因此彈簧原長為2cm。根據(jù)可知圖像的斜率代入數(shù)據(jù)可得6在“探究彈簧形變與彈力的關(guān)系”實驗中，所用裝置如圖甲所示。彈簧的上端固定在鐵架臺上，下端裝有指針及掛鉤，指針恰好指向一把豎直立起的毫米刻度尺。現(xiàn)在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)如表。已知所有鉤碼的質(zhì)量可認為相同且為m50 g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s2。請回答

9、下列問題：鉤碼數(shù)n012345刻度尺讀數(shù)xn（ cm）2.624.175.707.228.8410.64xnxnxn1（ cm）01.551.531.521.621.80(1)x4、x5與x1、x2、x3有很大區(qū)別的可能原因是_；(2)實驗小組成員通過k（x2x0）2mg，k（x3x1）2mg得到勁度系數(shù)k ，請根據(jù)該方法計算出彈簧的勁度系數(shù)k_N/m；（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）(3)更換不同的彈簧做實驗，實驗小組成員根據(jù)每次所用鉤碼的質(zhì)量與測得的彈簧長度x，作出xm的關(guān)系圖象如圖乙所示，則從圖乙可求得該彈簧的原長為_ cm，勁度系數(shù)為_ N/m。【答案】：彈簧已超過了彈性限度 32 15.0

10、28 【解析】：(1)x1、x2、x3有可能符合胡克定律，而x4、x5不符合胡克定律，則說明彈簧已超過了彈性限度。(2)代入數(shù)據(jù)得k32 N/m。(3)圖象的縱截距即彈簧的原長，為15.0 cm。由mgk（xx0）得，由圖可知k28 N/m。7在“探究彈簧形變與彈力的關(guān)系”的實驗中，某同學(xué)先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指刻度尺刻度，然后將不同數(shù)量的相同的鉤碼依次懸掛在豎直彈簧下端，并記錄好相應(yīng)讀數(shù)。(1)某次測量如圖所示，刻度尺豎直放置，零刻度線在上面，則指針所指刻度尺讀數(shù)為_ cm。(2)該同學(xué)在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)掛前3個鉤碼時，鉤碼重力與對應(yīng)的彈簧伸長量基本成正比關(guān)系，但當(dāng)掛上第4個鉤碼時，

11、彈簧突然向下伸長很多，和前3組數(shù)據(jù)對比，明顯不再成正比關(guān)系，產(chǎn)生這種情況的原因是_。(3)更換新的同種彈簧后進一步探究，在掛上第3個鉤碼后，在彈簧伸長過程中鉤碼的機械能將_，彈簧的彈性勢能將_。（填“增加”“不變”或“減少”）【答案】：14.16（14.1314.17均可） 鉤碼對彈簧的拉力超過了彈簧的彈性限度，不再滿足胡克定律 減少 增加 【解析】：(1)刻度尺的最小分度值為1 mm，所以讀數(shù)為14.16 cm。(2)鉤碼對彈簧的拉力超過了彈簧的彈性限度，不再滿足胡克定律。(3)彈簧伸長，在不超過其彈性限度時，其彈性勢能增加，而鉤碼下降，彈力做負功，機械能減少。8物理興趣小組的同學(xué)利用兩根輕

12、彈簧P和Q、100g的鉤碼、刻度尺、量角器和細繩等器材，設(shè)計如下實驗來研究兩個互成角度的力的合成規(guī)律，同時測出彈簧P的勁度系數(shù)k，取重力加速度大小g=10m/s2。(1)將彈簧P上端固定，讓其自然下垂，用刻度尺測出此時彈簧P的長度L0=12.50cm；將鉤碼掛在彈簧P下端，待鉤碼靜止后用刻度尺測出此時彈簧P的長度L1，示數(shù)如圖甲中的虛線所示，則L1=_cm，彈簧P的勁度系數(shù)k=_N/m；(2)將鉤碼鉤在兩彈簧的掛鉤上，如圖乙所示。緩慢地拉起彈簧Q，使彈簧P偏離豎直方向的夾角為60，則當(dāng)彈簧Q軸線與豎直方向的夾角也為60時，彈簧Q中的彈力大小為_N。【答案】：17.50 20 1 【解析】：(1

13、)刻度尺的最小刻度為1mm，再估讀一位到最小刻度的下一位，讀數(shù)為：17.50cm；根據(jù)F=mg(2)結(jié)點受三個力處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧的拉力等大且夾角為120，所以兩彈簧拉力的合力大小也等于彈簧的拉力，則有彈力F=mg=0.110N=1N9一個實驗小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長量關(guān)系”的實驗，采用如圖甲所示裝置，彈簧本身質(zhì)量不計。小組成員先將彈簧豎直懸掛并測出其原長，然后在彈簧下端掛一個小盤，在小盤中逐漸地增添砝碼。記錄下所加砝碼的重力和相應(yīng)彈簧的長度的數(shù)據(jù)。根據(jù)所測得的多組數(shù)據(jù)。實驗小組作出盤中砝碼重力F隨彈簧伸長量x變化的圖像如圖乙所示。 (1)關(guān)于實驗操作，下列說法中錯誤的是_。A在安

14、裝刻度尺時，必須使刻度尺保持豎直狀態(tài)B記錄各組實驗數(shù)據(jù)時應(yīng)在小盤靜止穩(wěn)定后進行C為獲得盡可能多組實驗數(shù)據(jù)，盤中所加砝碼越多越好(2)利用圖象乙，可求得該彈簧的勁度系數(shù)為_N/m。(3)根據(jù)圖象乙中的信息，_（填“能”、“不能”）算出小盤的重量?！敬鸢浮浚篊 200 能 【解析】：(1) A在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持豎直狀態(tài)，選項A正確，不符合題意；B記錄各組實驗數(shù)據(jù)時應(yīng)在小盤靜止穩(wěn)定后進行，選項B正確，不符合題意；C實驗時不能使彈簧超過彈性限度，即盤中所加砝碼并非越多越好，選項C錯誤，符合題意，故選C。(2)利用圖象乙，可求得該彈簧的勁度系數(shù)為(3)根據(jù)圖象乙中的信息可知，當(dāng)砝碼重力為0

15、時彈簧伸長x0=0.5cm，根據(jù)F0=m0g=kx0能算出小盤的重量。10某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究“彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”。該同學(xué)將彈簧的上端與刻度尺的零刻度對齊，讀出掛鉤碼（每個鉤碼重0.49N）或不掛鉤碼時彈簧下端指針所指刻度尺的刻度值，所讀數(shù)據(jù)列表如下（設(shè)彈簧始終未超過彈性限度）組別物理量123456鉤碼重力00.490.981.471.962.45刻度尺讀數(shù)6.008.389.4610.6211.80勁度系數(shù)41.1842.4842.4242.24圖示為掛一個鉤碼時刻度尺的示數(shù)，該示數(shù)為_cm；根據(jù)此組數(shù)據(jù)可算得彈簧的勁度系數(shù)k=_；此勁度系數(shù)測量值的相對誤差=_%（后兩空計

16、算結(jié)果保留兩位小數(shù)）【答案】：7.20 40.83 2.39 【解析】：觀察刻度尺，分度值為0.1cm，可知示數(shù)為7.20cm；彈簧的勁度系數(shù)多次測量可以減少誤差，彈簧的勁度系數(shù)的平均值為此勁度系數(shù)測量值的相對誤差11在做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗時，所用的實驗裝置如圖甲所示，調(diào)整刻度尺位置使固定在彈簧掛鉤上的指針與刻度尺的20cm刻度線平齊，記為ll(1)在彈簧下端掛1個50g鉤碼，靜止時彈簧彈力F=_N，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2(2)在彈性限度內(nèi)，在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時掛鉤上的指針對準的刻度分別是l1、l2、l3、l4、l5。已知每個鉤

17、碼質(zhì)量均為50g，繪出如圖乙所示鉤碼質(zhì)量m和掛鉤上的指針對準的刻度l的圖像，據(jù)此計算出彈簧的勁度系數(shù)為_N/m。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(3)實驗中彈簧的自重對彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果_（填“有”或“沒有”）影響?！敬鸢浮浚?.49 36.0 沒有 【解析】：(1)在彈簧下端掛1個50g鉤碼，靜止時彈簧彈力F與重力等大(2)圖像中縱坐標為鉤碼質(zhì)量m，拉力F等于重力，即縱坐標m乘以g，再根據(jù)胡克定律得(3)實驗中彈簧豎直懸掛，彈簧自重產(chǎn)生的伸長量已經(jīng)算在原長里，所以實驗中彈簧的自重對彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果沒有影響。12某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，做實驗研究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系，下表是他的實

18、驗數(shù)據(jù)。實驗時彈力始終沒有超過彈簧的彈性限度，彈簧很輕，自身質(zhì)量可以不計。彈簧伸長量x/m彈力F/N000.0120.300.0230.600.0350.900.0461.200.0581.50(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在給定的坐標系中作出彈力F跟彈簧伸長量x關(guān)系的圖象_；(2)根據(jù)圖象可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m（保留兩位有效數(shù)字）；(3)若某位同學(xué)誤把彈簧長度L當(dāng)作彈簧伸長量x，并畫出相應(yīng)的圖像，則用此圖像計算出彈簧的勁度系數(shù)結(jié)果與上一問中的結(jié)果_（填“相同”“不相同”）?！敬鸢浮浚?26 相同 【解析】：(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出Fx圖線，如圖所示(2)根據(jù)F=kx，知即圖線的斜率等于彈簧的勁度

19、系數(shù)，則(3)由胡克定律可得，也可表示為則兩種情況下圖像的斜率均表示彈簧勁度系數(shù)，所以兩種情況下測得的勁度系數(shù)相同。13某實驗小組在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，用來探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，裝置如圖甲所示。在豎直懸掛的彈簧旁邊有一個豎直放置的刻度尺，實驗時先掛一個鉤碼并記錄彈簧穩(wěn)定后指針所指的刻度讀數(shù)，然后在彈簧下端再加掛鉤碼，同時記錄指針所指的刻度讀數(shù)，所記錄的數(shù)據(jù)如下表，已知每個鉤碼的質(zhì)量為，g取。鉤碼個數(shù)123456刻度尺刻度13.917.821.925.929.833.9(1)請在圖乙中作出彈簧彈力與彈簧指針所指的刻度讀數(shù)x的關(guān)系圖像；（_）(2)由圖像可得彈簧的勁度系數(shù)為_（保留1位

20、小數(shù)）；(3)由圖像可得彈簧的原長為_（保留1位小數(shù)）?！敬鸢浮浚?12.5 10.3 【解析】：（1）根據(jù)計算出每次的拉力鉤碼個數(shù)123456拉力N0.511.522.53刻度尺刻度13.917.821.925.929.833.9圖像如同所示（2）圖像的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)（3）當(dāng)彈簧的彈力為零時，彈簧處于原長，即圖像和橫軸的交點為彈簧的原長，數(shù)值為10.3cm。14利用圖（a）所示裝置研究某彈簧的長度隨彈力變化的關(guān)系并測定其勁度系數(shù)。一組同學(xué)將彈簧豎直懸掛于鐵架臺上，刻度尺豎直固定在彈簧旁，并使刻度尺的“0”刻度與彈簧上端的固定點對齊。通過改變其下端懸掛的鉤碼個數(shù)改變彈簧的彈力F，記錄彈簧下端對應(yīng)的刻度L，作出LF圖