2011年高考物理 实验2验证力的平行四边形定则 探究弹力和弹簧伸长的关系练习

20112011 年高考物理年高考物理 实验实验 2 2 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 探究弹力和弹簧探究弹力和弹簧 伸长的关系练习伸长的关系练习 1 6 分 2009 高考山东理综 某同学在家中尝试验证平行四边形定则 他找到三条相 同的橡皮筋 遵循胡克定律 和若干小重物 以及刻度尺 三角板 铅笔 细绳 白纸 钉 子 设计了如下实验 将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子 A B 上 另一端与 第三条橡皮筋连接 结点为 O 将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物 1 为完成该实验 下列操作中必需的是 a 测量细绳的长度 b 测量橡皮筋的原长 c 测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d 记录悬挂重物后结点 O 的位置 2 钉子位置固定 欲利用现有器材 改变条件再次验证 要采用的方法是 答案 1 bcd 2 更换不同的小重物 2 6 分 在 验证力的平行四边形定则 的实验中 下列哪些方法可减小实验误差 A 使用弹簧秤拉橡皮条时不应超过其量程 且使用前要校准零点 B 实验中 先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一个弹 簧秤拉力的大小和方向 把橡皮条另一端拉到 O 点 C 实验中 把橡皮条的另一端拉到 O 点时 两个弹簧秤之间夹角应取 90 以便于算出 合力大小 D 拉橡皮条的细线要长些 标记两条细线方向要尽可能远些 解析 对选项 B 第一个弹簧秤有可能超过量程而损坏 两个分力间的夹角只要 不过大或过小就行 故选项 C 错 D 项中可以更准确的确定拉力方向 故选 AD 答案 AD 3 6 分 在 验证力的平行四边形定则 实验中 需要两次拉伸橡皮条 一条是通过 细绳用两个弹簧互成角度地拉橡皮条 另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条 在这两 次拉伸中 A 只要求将橡皮条拉到相同的长度 B 要求将橡皮条沿相同的方向拉到相同的长度 C 将弹簧秤拉到相同的刻度 D 将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置 解析 在这个实验中用橡皮条在拉力作用下发生的变化来反映作用效果 橡皮条 的变化包括伸长方向和伸长量两项 用伸长方向反映橡皮条所受合力的方向 用伸长量反 映合力的大小 仅用一项不完整 故 B 正确 A C 错误 如果两次拉动时使细绳和橡皮 条的结点位于同一位置 橡皮条两次的伸长方向和伸长量一定相同 因此 D 选项正确 答案 BD 4 6 分 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中关于操作步骤先后顺序 下列说 法正确的是 A 先测量原长 后竖直悬挂 B 先竖直悬挂 后测量原长 C 先后顺序对实验结果无影响 D 先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重 解析 由于弹簧自身有重力 悬挂时的长度大于水平放置时的长度 所以测量其 竖直悬挂时的长度为弹簧原长 答案 BD 5 6 分 下列结论中正确的是 A 弹簧的弹力与弹簧的长度成正比 B 弹簧的弹力总是同弹簧的伸长量成正比 C 弹簧的弹力总是同弹簧被压缩的长度成正比 D 在弹性限度内 弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成正比 解析 由实验探究得出 在弹性限度内 弹簧的弹力与其形变量成正比 故只有 D 项正确 答案 D 6 6 分 2009 西城区模拟 某同学做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验 他先把 弹簧平放在桌面上使其自然伸长 用直尺测出弹簧原长 L0 再把弹簧竖直悬挂起来 挂上 砝码后测出弹簧伸长后的长度 L 把 L L0作为弹簧的伸长量 x 这样操作 由于弹簧自身 重力的影响 最后画出的图线可能是下图中的哪一个 解析 原长的测量值小于真实值 设误差为 l 弹簧的实际伸长量 x x l 弹力与伸长量成正比 即 F k x l 所以最后的图线是 C 答案 C 7 6 分 做 验证力的平行四边形定则 的实验时 在水平放置的木板上铺一张白纸 把橡皮条的一端固定在板的 A 点 橡皮条的另一端拴有两细绳套 如图所示 两个弹簧秤 分别勾住细绳套 互成角度地拉橡皮条使之伸长 到达某一位置 O 时需记下 描下 再用一个弹簧秤勾住细绳套把橡皮条拉长 使结点 达到位置 再记下弹簧秤的读数 答案 1 两弹簧秤的读数 两细绳的方向 结点 O 的位置 O 点 细绳的方向 前 两空的顺序可以交换 8 6 分 下面列出的措施中 有利于改进实验结果的是 A 橡皮条弹性要好 拉到 O 点时拉力应适当大些 B 两个分力 F1和 F2间的夹角要尽量大些 C 拉橡皮条时 橡皮条 细绳和弹簧测力计平行贴近木板面 D 拉橡皮条的绳要细 而且稍长一些 解析 拉力 适当 大些能减小误差 而夹角 尽量 大些 则使作图误差变大 橡皮条等 贴近 木板 目的是使拉线水平 绳子细长便于确定力的方向 答案 ACD 9 6 分 如图所示 使弹簧测力计 从图示位置开始沿顺时针方向缓慢转动 在此过 程中 保持结点 O 的位置不变 保持弹簧测力计 的拉伸方向不变 那么 在全过程中关 于弹簧测力计 的示数 F1和 F2的变化情况是 A F1增大 F2减小 B F1减小 F2增大 C F1减小 F2先增大后减小 D F1减小 F2先减小后增大 解析 由于结点 O 的位置不变 所以 F1和 F2合力的大小与方向均不改变 即平 行四边形的对角线不变 由于弹簧测力计 的拉伸方向不变 所以 F1的方向不变 即平 行四边形的一组对边 F1 所在的直线不变 当弹簧测力计 从图示的位置沿顺时针方向缓 慢转动时 平行四边形的另一组对边 F2 分别绕对角线的两端顺时针转动如图所示 由图 可知 当 F2与 F1垂直时 F2最小 故在这一过程中 F2先减小后增大 而 F1一直减小 答案 D 10 6 分 2010 安徽合肥模拟 某同学在做研究弹簧的形变与外力关系的实验时 将一 轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂 测出其自然长度 然后在其下部施加外力 F 测出弹簧的 总长度 L 改变外力 F 的大小 测出几组数据 作出外力 F 与弹簧总长度 L 的关系图线如 图所示 实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的 由图可知该弹簧的自然长度为 cm 该弹簧的劲度系数为 N m 解析 当外力 F 大小为零时 弹簧的长度即为原长 图线的斜率是其劲度系数 答案 1 10 2 50 11 6 分 2008 广东理基 探究弹力和弹簧伸长的关系时 在弹性限度内 悬挂 15N 重物时 弹簧长度为 0 16m 悬挂 20N 重物时 弹簧长度为 0 18m 则弹簧的原长 L0和劲 度系数 k 分别为 A L0 0 02m k 500N m B L0 0 10m k 500N m C L0 0 02m k 250N m D L0 0 10m k 250N m 解析 由胡克定律 F kx 可得 15 k 0 16 L0 20 k 0 18 L0 解得 k 250N m L0 0 10m D 正确 答案 D 12 8 分 2010 武汉市五校联考 利用下列器材设计实验研究三力平衡的规律 器材 三根完全相同的轻质弹簧 每根弹簧的两端均接有适当长度的细绳套 几个小 重物 一把刻度尺 一块三角板 一枝铅笔 一张白纸 几枚钉子 1 按下列步骤进行实验 请在横线上将步骤补充完整 用两枚钉子将白纸 白纸的上边沿被折叠几次 钉在竖直墙壁上 将两根弹簧一端的 细绳套分别挂在两枚钉子上 另一端的细绳套与第三根弹簧一端的细绳套连接 待装置静 止后 用刻度尺测出第三根弹簧两端之间的长度 记为 L0 在第三根弹簧的另一个细绳套下面挂一个重物 待装置静止后 用铅笔在白纸上记 下结点的位置 O 和三根弹簧的方向 用刻度尺测出第一 二 三根弹簧的长度 L1 L2 L3 则三根弹簧对结点 O 的拉力之比为 取下器材 将白纸平放在桌面上 用铅笔和刻度尺从 O 点沿着三根弹簧的方向画直 线 按照一定的标度作出三根弹簧对结点 O 的拉力 F1 F2 F3的图示 用平行四边形定则 求出 F1 F2的合力 F 测量发现 F 与 F3在同一直线上 大小接近相等 则实验结论为 2 若钉子位置固定 利用上述器材 改变条件再次验证 可采用的办法是 3 分析本实验的误差来源 写出其中两点 答案 1 L1 L0 L2 L0 L3 L0 在实验误差范围内 结点 O 受三个力的作用处于静止状态 合力为零 2 换不同重量的小重物 3 未考虑弹簧自身的重量 记录 O L0 L1 L2 L3及弹簧的方向时产生误差 或白纸 未被完全固定等 13 8 分 做 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验步骤如下 A 以弹簧伸长量为横坐标 以弹力为纵坐标 描出各组数据 x F 对应的点 并用平 滑的曲线连接起来 B 记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度 L0 C 将铁架台固定于桌子上 也可在横梁的另一侧挂上一定的配重 并将弹簧的一端系 于横梁上 在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D 依次在弹簧下端挂上 2 个 3 个 4 个 钩码 并分别记下钩码静止时弹簧下端 所对应的刻度并记录在表格内 然后取下钩码 E 以弹簧伸长为自变量 写出弹力与伸长的关系式 首先尝试写成一次函数 如果 不行则考虑二次函数 F 解释函数表达式中常数的物理意义 G 整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来 答案 C B D A E F G 14 9 分 2009 广东揭阳一模 为了探求弹簧弹力 F 和弹簧伸长量 x 的关系 李强同学 选了甲 乙两根规格不同的弹簧进行测试 根据测得的数据绘出如图所示的图象 从图象 上看 该同学没有完全按实验要求做 使图象上端成为曲线 图象上端成为曲线是因为 这两根弹簧的劲度系数分别为 甲弹簧为 N m 乙弹簧为 N m 若要制作一个精确度较高的弹簧测力计 应选弹簧 填 甲 或 乙 解析 图象上端成为曲线是因为弹簧超出弹性限度 弹力与伸长量不成正比 了 据胡克定律得 k甲 66 7N m k乙 200N m F甲 x甲 F乙 x乙 要制作一个精确度较高的弹簧测力计 则应选劲度系数小的弹簧 即甲 答案 弹簧超出弹性限度 弹力与伸长量不成正比了 66 7 200 甲 15 9 分 2008 高考北京理综卷 某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系 并测弹 簧的劲度系数 k 做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上 然后将最小刻度是毫米的刻 度尺竖直放在弹簧一侧 并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上 当弹簧自然下垂时 指针指示的刻度数值记作 L0 弹簧下端挂一个 50g 的砝码时 指针指示的刻度数值记作 L1 弹簧下端挂两个 50g 的砝码时 指针指示的刻度数值记作 L2 挂七个 50g 的砝 码时 指针指示的刻度数值记作 L7 1 下表记录的是该同学已测出的 6 个值 其中有两个数值在记录时有误 它们的代表 符号分别是 和 测量记录表 代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7 刻度数值 cm1 703 405 108 6010 312 1 2 实验中 L3和 L7两个值还没有测定 请你根据下图将这两个测量值填入记录表中 3 为充分利用测量数据 该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差 分别计算出了 三个差值 d1 L4 L0 6 90cm d2 L5 L1 6 90cm d3 L6 L2 7 00cm 请你给出第四个差值 d4 cm cm 4 根据以上差值 可以求出每增加 50g 砝码时弹簧的平均伸长量 L L 用 d1 d2 d3 d4表示的式子为 L 代入数据解得 L cm 5 计算弹簧的劲度系数 k N m g 取 9 8m s2 解析 1 L5 L6两组数据在读数时均没有估读值 2 略 3 题中三组数据在寻求多挂 4 个砝码形成的长度差 故 d4 L7 L3 14 05 6 85 cm 7 20cm 4 每增加 4 个砝码弹簧的平均伸长量