高考物理一輪復習課時練習 第2章第5練　實驗二 探究彈簧彈力與形變量的關系-實驗三 探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律（含詳解）

1．(2023·全國乙卷·22)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(填正確答案標號)A．用刻度尺量出橡皮條的長度B．用刻度尺量出兩細線的長度C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到________，由測力計的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。(5)比較F′和F的____________________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。2．(2023·安徽省5月檢測)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)彈簧彈力與伸長量的關系。(1)實驗中還需要的測量工具是____________。(2)如圖乙所示，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪圖，縱軸是鉤碼的質(zhì)量m，橫軸是彈簧的形變量x。由圖可知：圖線不通過坐標原點的原因是________________________；彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m(重力加速度g取10m/s2)。(3)如圖丙所示，實驗中用兩根不同的彈簧a和b得到彈簧彈力F與彈簧長度L的關系圖像。下列說法正確的是________。A．a(chǎn)的原長比b的長B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小D．彈力與彈簧長度成正比3．(2023·河北唐山市開灤第二中學期末)在“探究彈力和彈簧伸長量的關系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了水平向左的恒定拉力。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度。(1)通過以上實驗把6組測量數(shù)據(jù)在坐標圖乙中描點，請作出F－L圖線。(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m。(3)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較。優(yōu)點在于：避免彈簧自身所受________________對實驗的影響；缺點在于：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的____________會造成實驗誤差。4．(2023·黑龍江省哈爾濱師范大學附屬中學模擬)某同學利用如圖甲所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則，該同學的實驗步驟為：(1)在豎直木板上固定一張白紙，木板上固定兩個光滑的定滑輪，兩個物塊通過輕繩被彈簧測力計拉住而處于靜止狀態(tài)，O為OA、OB、OC三根輕繩的結(jié)點，此時彈簧測力計讀數(shù)如圖乙所示，則F彈＝________N；(2)此實驗還需記錄的有________；A．兩個物塊的重力B．OA、OB、OC的方向C．OA、OB、OC的長度(3)由記錄的物理量選擇合適的標度畫平行四邊形來驗證結(jié)論是否成立；(4)改變彈簧測力計拉力F彈的大小，重復實驗，再次驗證力的平行四邊形定則時，__________(填“需要”或“不需要”)保證結(jié)點O的位置與第一次相同。5．(2022·湖南卷·11)小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實驗步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點，繪制圖線；(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖(c)所示，此時橡皮筋的長度為________cm；(5)由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為________g(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。6．(2024·遼寧沈陽市一模)某同學在家中利用一個掛鐘表盤探究“力的平行四邊形定則”。實驗器材有橡皮筋、重6N的小鐵塊、輕彈簧、細線、直尺、掛鐘表盤。實驗步驟如下：①在輕彈簧下掛小鐵塊，平衡時彈簧伸長6.0cm。②如圖甲所示，將表盤豎直固定，橡皮筋上端固定在表盤的“12”處，下端拴上兩根細線套a、b(未畫出)，先用彈簧豎直向下拉細線套a，使橡皮筋下端至表盤中心O點處，此時彈簧伸長了10.0cm，將此時拉橡皮筋的力記為F。該同學取彈簧伸長2cm為單位力長度，在表盤上過O點作出了力F的圖示。③如圖乙所示，再將小鐵塊掛在細線套b上，并將其搭在表盤“4”處的光滑釘子上，用彈簧拉細線套a，調(diào)整彈簧拉力的大小和方向，使橡皮筋下端到達O點時，細線套a正好經(jīng)過表盤“7”處，此時彈簧伸長了8.2cm，將彈簧的拉力記為F1，鐵塊的拉力記為F2。請回答下列問題：(1)彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m。(計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字)(2)實驗中兩次拉橡皮筋時都使其下端到達O點的目的是________。A．讓橡皮筋伸長適當長度B．防止超過橡皮筋的彈性限度C．保證兩次拉橡皮筋的力效果相同(3)該同學在圖乙中畫出F1和F2的力的圖示，如圖丙所示。(4)隨后該同學采用兩種方案來分析實驗數(shù)據(jù)。方案一：在表盤上，分別將F1、F2兩個力的圖示的箭頭與F的力的圖示的箭頭連成一個四邊形，觀察這個四邊形，若四邊形非常接近________，則猜想求兩個力合力的方法可以采用平行四邊形定則；方案二：在表盤上，以F1、F2兩力為鄰邊作出平行四邊形，如圖丙所示，若其對角線對應的力F′與F的偏差在誤差允許范圍內(nèi)，則該同學驗證了力的平行四邊形定則，其中__________是F1、F2兩力的合力的理論值。第5練實驗二：探究彈簧彈力與形變量的關系實驗三：探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1．(2)CD(3)相同位置(5)大小和方向解析(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，還需要用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向，故選C、D。(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到相同位置，由測力計的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(5)比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。2．(1)刻度尺(2)見解析5(3)B解析(1)本實驗需要測彈簧的長度、形變量，故還需要的測量工具是刻度尺。(2)由題圖可知，當m＝0時，x大于零，說明沒有掛鉤碼時，彈簧伸長，是由彈簧自身的重力造成的。k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(Δm·g,Δx)，代入數(shù)據(jù)解得k＝5N/m。(3)F－L圖像中橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比a的長，故A錯誤；F－L圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，故a的勁度系數(shù)比b的大，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯誤。3．(1)見解析圖(2)520(3)重力摩擦力解析(1)如圖所示(2)當彈力為0時，彈簧的形變量為0，此時彈簧長度等于原長，可知彈簧原長為L0＝5cm，根據(jù)胡克定律可知k＝eq\f(ΔF,Δx)，可知圖線的斜率表示勁度系數(shù)，即k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(1.6,0.08)N/m＝20N/m。4．(1)4.0(2)AB(4)不需要解析(1)彈簧測力計讀數(shù)為4.0N；(2)驗證力的平行四邊形定則需測量合力和分力的大小和方向，故選A、B；(4)因為每一次都是獨立的實驗，對繩結(jié)受力平衡即可，故不需要保證結(jié)點O的位置與第一次相同。5．(3)見解析圖(4)15.35(5)128解析(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點連線如圖；(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數(shù)l＝15.35cm；(5)設橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為l0，則n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0)則橡皮筋的勁度系數(shù)為k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)從作出的l－n圖線讀取數(shù)據(jù)則可得k＝eq\f(n2－n1mg,l2－l1)＝eq\f(10,3)mg(N/cm)，l0＝eq\f(n2l1－n1l2,n2－n1)＝9.00cm，設冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－l0)，可得m1＝eq\f(10,3)×6.05×(15.35－9.00)g≈128g。6．(1)1.0×102(2)C(4)平行四邊形F′解析