2021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.doc

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1、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)b

2、cd(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】AD3(6分)在“验证力的平行四边形定

3、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】BD4(6分)在“探究弹力和

4、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】BD5(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】D6(6分)(2009西城区

5、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LL0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xxl，弹力与伸长量成正比，即Fk(xl)所以最后的图线是C.【答案】C7(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

6、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】ACD9(6分)如图所示，使弹簧测力计

7、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()AF1增大，F2减小BF1减小，F2增大CF1减小，F2先增大后减小DF1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

8、，故在这一过程中，F2先减小后增大，而F1一直减小【答案】D10(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)5011(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

9、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()AL00.02mk500N/mBL00.10mk500N/mCL00.02mk250N/mDL00.10mk250N/m【解析】由胡克定律Fkx可得，15k(0.16L0),20k(0.18L0)解得：k250N/m，L00.10m.D正确【答案】D12(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

10、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

11、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)(L1L0)(L2L0)(L3L0)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；

12、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、G14(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，

13、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.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66.7200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

14、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

15、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：d1L4L06.90cm，d2L5L16.90cm，d3L6L27.00cm.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d4L7L3(14.056.85)cm7.20cm.(4)每增加4个砝码弹簧的平均伸长量L1，则每增加1个砝码弹簧的平均伸长量L，代入数据求得L1.75cm.(5)由(3)(4)可知，弹力F和弹簧伸长量L成正比，即满足FkL，代入数据kN/m28N/m.【答案】(1)L5L6(2)6.85(6.846.86)14.05(14.0414.06)(3)L7L37.20(7.187.22)(4)1.75(5)285用心 爱心 专心