2019版高考物理相互作用第6讲实验探究弹力和弹簧伸长的关系检测.docx

第6讲实验：探究弹力和弹簧伸长的关系基础巩固1.2017北京朝阳二模,21(1)如图所示,在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,下列说法正确的是。A.应当在钩码静止时读取数据B.应当在弹簧处于水平自然状态时测量弹簧的原长C.应当在弹簧处于自然下垂状态时测量弹簧的原长D.若以弹簧长度为横坐标,以弹簧弹力为纵坐标,根据各组数据所绘制图线的斜率即该弹簧的劲度系数2.(2017北京朝阳期中,14)某同学利用图甲所示的装置探究弹簧弹力和伸长的关系。甲乙(1)该同学将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值,所读数据列表如下(设弹簧始终未超过弹性限度,取重力加速度g=9.80 m/s2):123456钩码质量m/g0306090120150刻度尺读数x/cm6.008.389.4610.6211.80在图甲中,挂30 g钩码时刻度尺的读数为cm。(2)如图乙所示,该同学根据所测数据,建立了x-m坐标系,并描出了5组测量数据,请你将第2组数据描在坐标纸上(用“+”表示所描的点),并画出x-m的关系图线。(3)根据x-m的关系图线可得该弹簧的劲度系数约为N/m(结果保留3位有效数字)。3.2017北京海淀期中,12(1)某研究性学习小组的同学们做了以下两个关于弹簧的实验。在做探究弹簧弹力的大小与其伸长量的关系实验中,设计了如图所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码。同学们先测出不挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。(实验过程中,弹簧始终在弹性限度内)测量次序123456悬挂钩码所受重力G/N00.51.01.52.02.5弹簧弹力大小F/N00.51.01.52.02.5弹簧的总长度L/cm13.0015.0517.1019.0021.0023.00弹簧伸长的长度x/cm02.054.106.008.0010.00在如图所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度x对应的数据点,请把第4次测量的数据对应点描绘出来,并作出F-x图线。根据上述的实验过程,并对实验数据进行分析可知,下列说法中正确的是。(选填选项前的字母)A.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比C.该弹簧的劲度系数约为25 N/mD.在不挂钩码的情况下测量弹簧的长度时,需将弹簧放置在水平桌面上测量4.一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验。以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上。A.以弹簧长度l为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B.记下弹簧下端不挂钩码时,其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0;C.将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个钩码,待钩码静止后,读出弹簧下端指针指示的刻度并记录在表格内,然后取下钩码;E.由图像找出m-l间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速度取g=10 m/s2),求出弹簧的劲度系数。图为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线。写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式:。此实验得到的结论是:此弹簧的劲度系数k=N/m。(计算结果保留三位有效数字) 如果将指针分别固定在图示A点上方的B处和A点下方的C处,作出钩码质量m和指针所对刻度l的关系图像,由图像进一步得出弹簧的劲度系数kB、kC。kB、kC与k相比,可能是。(请将正确选项的字母填在横线处)A.kB大于kB.kB等于kC.kC小于kD.kC等于k综合提能1.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量l为cm;本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是;(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是。2.某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。如图(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k=N/m。(g取9.8 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,当滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小。用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为。重复中的操作,得到v与x的关系如图(c)。由图可知,v与x成关系,由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的成正比。答案精解精析基础巩固1.答案ACD解析为消除弹簧自重的影响,应当在弹簧自然下垂状态时测量弹簧的原长,故B错误。2.答案(1)7.15(0.01)(2)图见解析(3)25.9(0.3)解析(1)刻度尺的分度值为1 mm,由弹簧下端的指针位置可知挂30 g钩码时刻度尺的读数为7.15 cm。(2)根据表中数据进行描点,画出一条平滑的直线使尽可能多的点落在直线上,不在线上的点,应均为分布在直线两侧,如图所示:(3)根据图像中图线的斜率可知弹簧的劲度系数为k=25.9 N/m。3.答案如图所示BC解析(1)略F=kx,弹簧的弹力与其伸长量成正比,A错误、B正确。由图像:k=25 N/m,C正确。弹簧有自重,需测量弹簧竖直悬挂时的原长,D错误。4.答案CBDAE如图所示F=12.5(l-0.15)(N)12.5AD解析m-l图线的斜率k1.25 kg/m,弹簧的劲度系数k=kg,则弹簧弹力和长度l的关系F=gk(l-l0),又l0=1510-2 m,所以F=12.5(l-0.15)(N)k=kg=1.2510 N/m=12.5 N/m指针固定在B处,测量弹簧伸长量时偏小,由F=kl可知,k偏大,A正确,指针固定在C处,不影响弹簧伸长量的测量,k值不变,D正确。综合提能1.答案6.93A超过弹簧的弹性限度解析l=14.66 cm-7.73 cm=6.93 cm。应逐一增挂钩码,不能随意增减,A项正确。弹簧下端钩码对弹簧的拉力过大,使弹簧形变量超过了弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量不再是线性变化。2.答案49.550.5相等滑块的动能正比压缩量的二次方解析由f=kx得f=kx,代