2025版高考物理一轮复习微专题小练习相互作用专题14实验：探究弹力和形变量的关系

专题14实验：探究弹力和形变量的关系1．[2024·四川资阳市月考]用铁架台、带挂钩的不同弹簧若干、50g的钩码若干、刻度尺等，安装如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系．(1)未挂钩码时，弹簧原长放大如图甲所示，可读得原长L0＝________cm.(2)由图乙还可知劲度系数较大的是________弹簧；还可算出B弹簧的劲度系数为________N/m.(3)若某同学做实验时，误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图，则该同学所做图像得到的k值是________(填“偏大”“偏小”或“不变”).答案：(1)7.00(2)A10(3)不变解析：(1)图中刻度尺的分度值为1mm，要估读到分度值的下一位，已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，弹簧长度为L0＝7.00cm.(2)根据胡克定律有k＝eq\f(ΔF,Δx)，图像的斜率表示劲度系数，则可知A弹簧的劲度系数大于B弹簧的劲度系数；B弹簧的劲度系数为k＝eq\f(2,20×10－2)N/m＝10N/m.(3)把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图，图线相对原来会向右平移，但并不影响图线斜率，故k值不变．2．[2024·重庆市云阳县、梁平区等地联考]某实验小组用铁架台、刻度尺以及若干质量均为m的钩码组成如图所示的装置，用来探究弹簧(下端带挂钩，自重不能忽略)弹力的大小与伸长量之间的关系．重力加速度大小为g.(1)将弹簧的一端固定在铁架台上，让弹簧自然下垂，用刻度尺测得弹簧的长度为L0，由于弹簧的自重不能忽略，L0________(填“大于”“小于”或“等于”)弹簧的原长．(2)在弹簧下端挂上n个钩码，测得钩码保持静止时弹簧的长度为L，此时弹簧增加的弹力大小F＝________．(3)弹簧的劲度系数k＝________(用L0、L、n、m、g表示).(4)实验中，弹簧下端所挂的钩码不能太多，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.答案：(1)大于(2)nmg(3)eq\f(nmg,L－L0)(4)若弹簧下端所挂钩码太多，则弹簧的形变量将超过弹簧的弹性限度解析：(1)由于弹簧的自重不能忽略，L0大于弹簧的原长．(2)弹簧增加的弹力大小等于增加的钩码的总重力，即F＝nmg.(3)根据胡克定律可得F＝nmg＝k(L－L0)，所以k＝eq\f(nmg,L－L0).(4)若弹簧下端所挂钩码太多，则弹簧的形变量将超过弹簧的弹性限度．3．某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数．缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端．实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln，数据如表所示．实验过程中弹簧始终处于弹性限度内．采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数．n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1，2，3)计算弹簧的压缩量：ΔL1＝6.03cm，ΔL2＝6.08cm，ΔL3＝________cm，压缩量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm；(2)上述eq\x\to(ΔL)是管中增加________个钢球时产生的弹簧平均压缩量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，该弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留三位有效数字).答案：(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析：(1)ΔL3＝L6－L3＝18.09cm－12.05cm＝6.04cm，压缩量的平均值eq\x\to(ΔL)＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝6.05cm.(2)根据(