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、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內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．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量。主要實驗步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為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量為________g(計算結果保留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，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，對繩結受力平衡即可，故不需要保證結點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