高三物理一轮实验题限时训练：探究弹簧弹力与形变量的关系.docx

《高三物理一轮实验题限时训练：探究弹簧弹力与形变量的关系.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理一轮实验题限时训练：探究弹簧弹力与形变量的关系.docx（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高二物理限训探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系限训1.如图1所示,用铁架台、刻度尺、弹簧和多个已知质量的钩码(每个钩码质量相同),探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)测量时弹簧应保持静止且轴线 。(2)如图2所示,根据实验数据绘图,纵轴表示悬挂钩码的质量m,横轴表示弹簧的形变量x,重力加速度g取9.8 m/s2。由图可知弹簧的劲度系数k= N/m。(3)小明把悬点到标记A的长度作为弹簧的长度L,作出了弹簧受到的拉力F与长度L间的关系如图3中实线所示。如果把悬点到标记B的距离作为弹簧长度L,作出的图线应是图3中的 (从a、b、c、d、e、f中选取)。2.某兴趣小组的同学想探究橡皮圈中的

2、张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律,若符合胡克定律,则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)。他们设计了图1所示实验:橡皮圈上端固定在细绳套上,结点为O,刻度尺竖直固定在一边,0刻度与结点O水平对齐,橡皮圈下端悬挂钩码,依次增加钩码的个数,分别记录下所挂钩码的总质量m和对应橡皮圈下端P的刻度值x,如下表所示:钩码质量m/g20406080100120P点刻度值x/cm5.535.926.306.677.027.40(1)请在图2中,根据表中所给数据,充分利用坐标纸,作出m-x图像。(2)作出m-x图像后,同学们展开了讨论。甲同学认为:这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定

3、律;乙同学认为:图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数;丙同学认为:橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力;请根据图像数据确定:橡皮圈不拉伸时的总周长约为cm,橡皮圈的劲度系数约为N/m(重力加速度g取10 m/s2,结果保留3位有效数字)。(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮圈上端结点O,则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)。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200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从

4、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Ln=Ln+3-Ln(n=1,2,3)计算弹簧的压缩量:L1=6.03 cm,L2=6.08 cm,L3=cm,压缩量的平均值L=L1+L2+L33= cm。(2)上述L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9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为N/m。(结果保留3位有效数字)序号F(单位:

5、N)(单位:)10.121499.720.247999.930.3731500.540.4982000.250.6232500.660.7473000.34.为测量某弹簧的劲度系数,某探究小组设计了如下实验,实验装置如图1、图2所示,角度传感器与可转动“T”形螺杆相连,“T”形螺杆上套有螺母,螺母上固定一个力传感器,力传感器套在左右两个固定的套杆(图2中未画出)上,弹簧的一端挂在力传感器下端挂钩上,另一端与铁架台底座的固定点相连。当角度传感器顶端转盘带动“T”形螺杆转动时,力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移,弹簧长度也随之发生变化。(1)已知“T”形螺杆的螺纹间距d=4.010-3 m,

6、当其旋转300时,力传感器在竖直方向移动m。(结果保留2位有效数字)(2)该探究小组操作步骤如下旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长;记录初状态力传感器示数F0以及角度传感器示数0;旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加,待稳定后,记录力传感器示数F1,其增加值F1=F1-F0,记录角度传感器示数1,其增加值1=1-0;多次旋转“T”形螺杆,重复步骤的操作,在表格中记录多组F、的值:下图已描出5个点,请将剩余点在图中描出并连线;若上图中的直线斜率为a,则用d、a表示弹簧的劲度系数,其表达式为k=。6.某同学欲做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,有铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码。(1)实验中

7、还需要的测量工具是。(2)用纵轴表示钩码质量m,横轴表示弹簧的形变量x,根据实验数据绘制出的图线如图所示,由图可知弹簧的劲度系数k=N/m(重力加速度g取9.8 m/s2)。(3)若某同学先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用刻度尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩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列选项中的。7.某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,先对一劲度系数为k的轻质弹簧甲进行实验,得到的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线为图中的图线1,然后将弹簧甲截成乙、丙两段,再分别对乙、丙两弹簧进行实

8、验,得到的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线分别为图中的图线2和图线3。(1)弹簧乙的劲度系数k2=N/m,弹簧丙的劲度系数k3=N/m。(结果均保留3位有效数字)(2)k1、k2、k3的大小关系是。(3)一根弹簧被截成两段后,每段弹簧的劲度系数均(选填“大于”、“等于”或“小于”)原来弹簧的劲度系数。8.某实验小组通过图1所示装置探究轻质橡皮筋弹力与伸长量的关系,实验步骤如下:将橡皮筋一端固定在长木板的左端,橡皮筋另一端系一段细线,细线跨过长木板右端的定滑轮与小桶相连;向小桶内注入一定质量的细砂,稳定后测量橡皮筋的长度l;取出细砂,并测量细砂的质量m;重复、步骤,获得多组对应的m、l数值;描点连

9、线,得到l-m的关系图线如图2所示。(1)已知重力加速度为g,橡皮筋的劲度系数为。(2)图2中纵轴截距(选填“大于”、“等于”或“小于”)橡皮筋的原长。(3)下列情况对橡皮筋的劲度系数测量有影响的是。A.长木板表面粗糙 B.定滑轮不光滑 C.细线质量不可忽略 D.未考虑小桶质量9.在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中,所用装置如图1所示,将轻弹簧的一端固定,另一端与力传感器连接,其伸长量通过刻度尺测得,某同学的实验数据列于下表中:伸长量x/(10-2 m)2.004.006.008.0010.00弹力F/N1.502.934.555.987.50 (1)以x为横坐标、F为纵坐标,在图2的坐

10、标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间关系的图线。(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为。(结果保留3位有效数字)10.某同学探究图1中台秤的工作原理。他将台秤拆解后发现其内部结构如图2所示,托盘A、竖直杆B、水平横杆H与齿条C固定连在一起,齿轮D可无摩擦转动,与齿条C完全啮合,在齿轮上固定指示示数的轻质指针E,两根完全相同的弹簧将横杆H吊在秤的外壳I上。他想根据指针偏转角度测量弹簧的劲度系数,经过调校,托盘中不放物品时,指针E恰好指在竖直向上的位置。若放上质量为m的物体,指针偏转了弧度(2),齿轮D的直径为d,重力加速度为g,则: (1)指针偏转了弧度的过程,弹簧变长了(用题中所给的

11、参量表示)。(2)每根弹簧的劲度系数表达式为k=(用题中所给的参量表示)。(3)该同学进一步改进实验,引入了角度传感器测量指针偏转角度,先后做了六次实验,得到数据并在坐标纸上作出图3,可得到每根弹簧的劲度系数为N/m(d=5.00 cm,g=9.8 m/s2,结果保留3位有效数字)。11某同学在“研究弹簧串联等效劲度系数与原弹簧劲度系数的关系”实验中，用如图所示实验装置，两根劲度系数分别为和的弹簧、串联起来悬挂在铁架台上，在旁边竖直放置一刻度尺，从刻度尺上可以读出指针A、B对应的刻度尺的示数和。已知当地的重力加速度。（1）将质量为的钩码逐个挂在弹簧下端，读出指针A、B对应的刻度尺的示数填入表格

12、中。钩码数123414.7018.7222.7126.7026.2432.3038.2744.24用表中数据计算弹簧的劲度系数_N/m，弹簧的劲度系数_N/m。（结果均保留三位有效数字）（2）根据上述数据，可得弹簧串联的等效劲度系数与原两个弹簧劲度系数和之间的关系为_。12弹簧是大家在生活中比较常见的机械零件，弹簧在外力作用下发生形变，撤去外力后，弹簧就能恢复原状。很多工具和设备都是利用弹簧这一性质来工作的。实验室中有五根一模一样的弹簧，小明想测量这批弹簧的劲度系数，将弹簧等间距悬挂在水平铁架台上，如图甲所示，1号弹簧不挂钩码，2号挂1个钩码，3号挂2个钩码，依此类推，钩码均相同。计算结果均保留3位有效数字。（1）为了更直观地呈现出弹力大小F与伸长量的关系，小明以1号弹簧末端指针所指的位置为原点，作出竖直的y轴及水平的x轴，其中y轴代表_，x轴代表_。（均选填“F”或“”）（2）为测量弹簧的伸长量，小明取来一把米尺，竖直放置在地上，米尺的100cm刻度刚好与1号弹簧末端指针在同一水平线上，测量2号弹簧末端指针位置时，示数如图乙所示，则此时弹簧伸长量为_cm。（3）小明依次测量3号、4号、5号弹簧的实验数据，根据测量的数据作出图像，如图丙，已知图中数据的单位均取国际单位制单位，则这些弹簧的劲度系数为_N/m。 学科网（北京）股份有限公司