高考物理一轮复习专题2相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系课后练习（含解析）新人教版

实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系知识巩固练1．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________(填“水平”或“竖直”)方向．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值/cm3表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________(填“L0”或“Lx(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留2位有效数字)．【答案】(1)竖直(2)静止L31mm(3)Lx(4)4.9102．(2020届北京名校联考)橡皮筋像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明k＝Yeq\f(S,L)，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．(1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应为()A．N B．mC．N/m D．N/m2(2)某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k＝______N/m.(3)若橡皮筋的原长为10.0cm，横截面积为mm2，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是____________[单位取(1)中正确单位，结果保留2位有效数字]．【答案】(1)D(2)5×102(3)5.0×107N/m2【解析】(1)由题意知Y＝eq\f(kL,S)，故Y的单位是eq\f(\f(N,m)·m,m2)＝N/m2，D正确．(2)橡皮筋的劲度系数是F－x图像的斜率，由图像得k＝eq\,3.0×10－2)N/m＝500N/m.(3)根据杨氏模量公式，知Y＝eq\f(kL,S)＝eq\,1.0×10－6)N/m2＝5.0×107N/m2.3．为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的轻弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图像，从图像上看，该同学没能完全按实验要求做，使图像上端成为曲线，图像上端成为曲线是因为____________________．这两根弹簧的劲度系数：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”)．【答案】弹力过大，超过了弹簧的弹性限度66.7200甲4．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究．甲乙钩码数1234LA/cmLB/cm(1)某次测量如图乙所示，指针示数为________cm.(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表．用表中的数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为__________N/m(取g＝10m/s2)．由表中的数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．【答案】(1)16.00(有效数字位数正确，15.96～16.05均可)(2)12.45(12.20～12.80均可)能综合提升练5．(2020届郑州模拟)某实验小组探究弹簧的劲度系数与其长度(圈数)的关系，实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6分别固定在弹簧上距悬点0,10,20,30,40,50,60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg砝码时，各指针的位置记为x；测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数)．已知实验所用弹簧的总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.甲乙指针P1P2P3P4P5P6x0/cmx/cmn102030405060k/(N·m－1)163①eq\f(1,k)(m·N－1)②(1)将表中数据补充完整：①______；②________.(2)以n为横坐标，eq\f(1,k)为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出eq\f(1,k)－n图像．(3)图乙中画出的直线可以近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为kk与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k＝________N/m.【答案】(1)①81.7②0.0122(2)见解析(3)eq\f(1.71×103,n)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.67×103,n)～\f(1.83×103,n)均可))eq\,l0)eq\,l0,l0)均可))【解析】(1)①中k＝eq\f(mg,Δx2)＝eq\f(0.1×9.8N,5.26－4.06×10－2m)＝81.7N/m;②中eq\f(1,k)＝eq\f(1,81.7)m/N＝0.0122m/N.(2)图线如图所示．(3)由图线可知直线的斜率为eq\,60)，故直线方程满足eq\f(1,k)＝eq\,60)n，即k＝eq\f(1.71×103,n)N/m.由于60匝弹簧的总长度为11.88cm，则n匝弹簧的原长满足eq\f(n,l0)＝eq\f(60,11.88×10－2)，代入k＝eq\f(1.71×103,n)可得k＝eq\,l0).6．如图甲所示，“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中．甲乙(1)将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针．在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50g)，指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上钩码的重力F而变化，将几次实验测得相应的F，x各点描绘在图中．然后根据各点在图中描绘出x随F变化的图像(如图乙所示)，得出弹簧的劲度系数kA＝________N/m.(结果保留2位有效数字)(2)如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图像，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能________