2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)相互作用專題14實驗：探究彈力和形變量的關(guān)系

專題14實驗：探究彈力和形變量的關(guān)系1．[2024·四川資陽市月考]用鐵架臺、帶掛鉤的不同彈簧若干、50g的鉤碼若干、刻度尺等，安裝如圖甲所示的裝置，探究彈簧彈力F的大小與伸長量x之間的定量關(guān)系．(1)未掛鉤碼時，彈簧原長放大如圖甲所示，可讀得原長L0＝________cm.(2)由圖乙還可知勁度系數(shù)較大的是________彈簧；還可算出B彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.(3)若某同學(xué)做實驗時，誤把彈簧長度當(dāng)成伸長量作為橫坐標(biāo)作圖，則該同學(xué)所做圖像得到的k值是________(填“偏大”“偏小”或“不變”).答案：(1)7.00(2)A10(3)不變解析：(1)圖中刻度尺的分度值為1mm，要估讀到分度值的下一位，已知刻度尺的零刻度線與彈簧上端平齊，彈簧長度為L0＝7.00cm.(2)根據(jù)胡克定律有k＝eq\f(ΔF,Δx)，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，則可知A彈簧的勁度系數(shù)大于B彈簧的勁度系數(shù)；B彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq\f(2,20×10－2)N/m＝10N/m.(3)把彈簧長度當(dāng)成伸長量作為橫坐標(biāo)作圖，圖線相對原來會向右平移，但并不影響圖線斜率，故k值不變．2．[2024·重慶市云陽縣、梁平區(qū)等地聯(lián)考]某實驗小組用鐵架臺、刻度尺以及若干質(zhì)量均為m的鉤碼組成如圖所示的裝置，用來探究彈簧(下端帶掛鉤，自重不能忽略)彈力的大小與伸長量之間的關(guān)系．重力加速度大小為g.(1)將彈簧的一端固定在鐵架臺上，讓彈簧自然下垂，用刻度尺測得彈簧的長度為L0，由于彈簧的自重不能忽略，L0________(填“大于”“小于”或“等于”)彈簧的原長．(2)在彈簧下端掛上n個鉤碼，測得鉤碼保持靜止時彈簧的長度為L，此時彈簧增加的彈力大小F＝________．(3)彈簧的勁度系數(shù)k＝________(用L0、L、n、m、g表示).(4)實驗中，彈簧下端所掛的鉤碼不能太多，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案：(1)大于(2)nmg(3)eq\f(nmg,L－L0)(4)若彈簧下端所掛鉤碼太多，則彈簧的形變量將超過彈簧的彈性限度解析：(1)由于彈簧的自重不能忽略，L0大于彈簧的原長．(2)彈簧增加的彈力大小等于增加的鉤碼的總重力，即F＝nmg.(3)根據(jù)胡克定律可得F＝nmg＝k(L－L0)，所以k＝eq\f(nmg,L－L0).(4)若彈簧下端所掛鉤碼太多，則彈簧的形變量將超過彈簧的彈性限度．3．某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)．緩沖裝置如圖所示，固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端．實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個從管口滑進(jìn)，每滑進(jìn)一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內(nèi)鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln，數(shù)據(jù)如表所示．實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)．采用逐差法計算彈簧壓縮量，進(jìn)而計算其勁度系數(shù)．n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1，2，3)計算彈簧的壓縮量：ΔL1＝6.03cm，ΔL2＝6.08cm，ΔL3＝________cm，壓縮量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm；(2)上述eq\x\to(ΔL)是管中增加________個鋼球時產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).答案：(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析：(1)ΔL3＝L6－L3＝18.09cm－12.05cm＝6.04cm，壓縮量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝6.05cm.(2)根據(jù)(