高考物理一轮复习精选题辑课练7实验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系.doc
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1、1 / 12【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选题辑课练精选高考物理一轮复习精选题辑课练 7 7 实验实验探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系1.下列是某小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中准备 完成的实验步骤请你帮该小组按操作的先后顺序用字母排列出来: _. 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,作出 Fx 图线 B记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度 L0. C依次在弹簧下端挂上 1 个、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 D将铁架台
2、固定于桌子上,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 E以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式 F解释函数表达式中常数的物理意义 答案:DBCAEF 解析:第一步,安装实验装置,为 D;第二步,记下弹簧不挂 钩码时,其下端在刻度尺上的刻度 L0,以便计算弹簧的伸长量,为 B;第三步,依次在弹簧下端挂上 1 个、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,为 C;第四步,画出图象,为 A;第五步,写出关系 式,为 E;最后,解释函数表达式中常数的物理意义,为 F.所以步 骤为 DBCAEF. 2某同学利用如图
3、 a 所示装置做探究弹簧弹力大小和其长度的 关系的实验 (1)他通过实验得到如图 b 所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关 系图线由此图线可得该弹簧的原长 x0_cm,劲度系数 k_N/m. (2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上 的示数如图 c 所示时,该弹簧的长度 x_cm. 答案:(1)4 25 (2)16 解析:(1)如果以弹簧长度 x 为横坐标,弹力大小 F 为纵坐标, 作出 Fx 图象,那么图象与横轴的截距表示弹簧的原长,图线的斜2 / 12率表示弹簧的劲度系数,所以根据图象可知,该弹簧的原长 x04 cm,劲度系数 k25 N/m;(2)弹簧秤的读数表示弹
4、力的大小,即 F3.0 N,所以该弹簧的长度 xx016 cm. 3某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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 LL0 作 为弹簧的伸长量 x,钩码重力作为弹力 F.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图象中的( ) 答案:C 解析:考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长 量 x0,故选 C. 4在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,某实验小组将不 同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数 据,利用描点法作出了所挂钩
5、码的重力 G 与弹簧总长 L 的关系图象, 如图所示根据图象回答以下问题 (1)弹簧的原长为_ (2)弹簧的劲度系数为_ (3)分析图象,总结出弹簧弹力 F 与弹簧总长 L 之间的关系式为 _ 答案:(1)10 cm (2)1 000 N/m (3)F1 000(L0.10) (N)(L 的单位为 m) 解析:钩码的重力等于其对弹簧的拉力,又根据胡克定律 Fkxk(LL0),图线在横轴上的截距表示弹簧的原长,斜率表示 弹簧的劲度系数,故 L010 cm,k N/m1 000 N/m,即 F1 000(L0.10) (N)(L 的单位为 m) 5在“探究求合力的方法”的实验中, (1)本实验采用
6、的科学方法是 ( ) A理想实验法 B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法 (2)其中的两个步骤是: 在水平放置的木板上垫一张白纸并固定好,把橡皮条的一端 固定在木板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧测力 计互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点到达某一位置 O 点,在 白纸上记下 O 点和两个弹簧测力计的读数 F1 和 F2. 只用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条,使它的伸长量与用 两个弹簧测力计拉时伸长量一样,记下此时弹簧测力计的读数 F 和 细线的方向以上两步骤均有疏漏,请指出疏漏之处: 在中是3 / 12_ _; 在中是 _ _ (3)在做“互成角度的两个力的合力”的实验中
7、,用 M、N 两个 弹簧测力计拉橡皮条的结点使其位于 O 处,此时 90,如 图所示;然后保持 M 的读数不变,当 角由图中所示的值减小时, 要使结点仍在 O 处,可采用的办法是( ) A增大 N 的读数,减小 角 B减小 N 的读数,减小 角 C减小 N 的读数,增大 角 D增大 N 的读数,增大 角 答案:(1)B (2)没有记录两个弹簧测力计(或者力、细线)的 方向 没有将结点再次拉至 O 点 (3)B 解析: (1)在“探究求合力的方法”的实验中,所用的科学方法是等效 替代法,选项 B 正确(2)中只记录了弹簧测力计示数的大小,没 有标出弹簧测力计的方向;中只用一个力拉时,应该让它与两
8、个 力拉时的效果相同,即忘记了将结点再次拉至 O 点(3)根据题意, 要使结点仍在 O 处,说明合力仍是不变的,M 的大小不变,夹角 减小,由图可知,只能减小 N 的读数,减小 角的大小,选项 B 正 确 6(1)如图甲为“探究求合力的方法”的实验装置小张同学 在实验中用 a、b 两弹簧测力计拉橡皮条,如图甲所示他在实验操 作中除了所用细绳套太短外,至少还有一处错误,请你帮他找出错 误之处为_(写出一条即可) (2)小张同学修正错误后,重新进行了测量,在测量时,左、右 两只弹簧测力计的读数如图乙所示,则左弹簧测力计的读数是 _N,右弹簧测力计的读数是_N若两根细线的夹角 为 90,请你帮他在所
9、给的方格纸(如图丙)上按作图法的要求画出 这两个力及它们的合力 (3)小张同学实验后发现用一个弹簧测力计也能完成这个实验, 请问他这个想法是否可行?_(填“是”或“否”) 答案:(1)a 弹簧测力计所用拉力太大,或 b 弹簧测力计拉力方 向与细绳方向不一致 (2)2.74 3.28 如图解析所示 (3)是 解析:(1)在该实验中,要正确测量弹力的大小和方向,同时作4 / 12的平行四边形要大小适中,不能太小,以免增大误差,该同学在实 验中的操作错误或不妥之处有:b 弹簧测力计拉力方向与细绳方向 不一致;a 弹簧测力计的拉力太大,用一只弹簧测力计再次实验时 可能会超量程 (2)左弹簧测力计的读数
10、是 2.74 N,右弹簧测力计的读数是 3.28 N合力的图示如图所示 (3)用一个弹簧测力计也能完成这个实验是可行的,两个分力先 后两次测,用弹簧测力计拉其中一个细绳套时,用手拉另一个细绳 套,保持结点位置不动,交换测量 7某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边 形定则,设计了如下实验: (1)将橡皮筋的两端分别与两条细线相连,测出橡皮筋的原长; (2)将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上 M 点,在橡皮筋的 中点 O 再用细线系重物,自然下垂,如图甲所示; (3)将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的 N 点,如图乙所示 为完成实验,下述操作中必需的是( ) A橡皮筋两端连接的细
11、线长度必须相同 B要测量图甲中橡皮筋 Oa 的长度和图乙中橡皮筋 Oa、Ob 的长 度 CM、N 两点必须在同一高度处 D要记录图甲中 O 点的位置及过 O 点的竖直方向 E要记录图乙中结点 O 的位置,过结点 O 的竖直方向及橡皮筋 Oa、Ob 的方向 答案:BE 解析:橡皮筋两端连接的细线长度不用必须相同,M、N 两点可 以不在同一高度处,不需要记录图甲中 O 点的位置及过 O 点的竖直 方向由于已经测出橡皮筋的原长,只需要测量图甲中橡皮筋 Oa 的 长度和图乙中橡皮筋 Oa、Ob 的长度,需要记录图乙中结点 O 的位置, 过结点 O 的竖直方向及橡皮筋 Oa、Ob 的方向操作中必需的是
12、B、E. 8某同学利用弹簧测力计和刻度尺来探究一条橡皮筋弹力和伸 长量之间的关系,实验时使用了一条拉伸后粗细会明显变化的橡皮 筋 . (1)图甲中弹簧测力计的示数为_N; (2)该同学将实验数据画在坐标纸上,如图乙所示,根据实验结 果,下列说法正确的是 ( ) A数据点基本分布在一条直线上,说明橡皮筋的弹力与形变量 的关系遵循胡克定律5 / 12B该橡皮筋形变量越大,越容易拉伸 C橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化可能是由橡皮筋横截面大 小(粗细)变化引起的 D橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化肯定是该同学的实验操作 不规范引起的 答案:(1)1.30 (2)BC 解析:(1)弹簧测力计的分度值是 0
13、.05 N,指针示数为 1.30 N. (2)根据图象可知图线不是严格的直线,图线发生了弯曲,这种 情况可能是橡皮筋粗细不均匀造成的,A、D 错误,C 正确;橡皮筋 形变量越大,弹力越大,但是的值越小,B 正确 9. 某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度(圈数)的关系实 验装置如图(a)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 0.100 kg 的砝码时
14、,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,重 力加速度 g 取 9.80 m/s2)已知实验所用弹簧总圈数为 60,整个弹 簧的自由长度为 11.88 cm. (1)将表中数据补充完整:_,_.P1P2P3P4P5P6 x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01 x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41 n102030405060 k(N/m)16356.043.633.828.8(m/N)1 k0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(2)以 n 为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出
15、的坐标系上画出 n 图象 (3)图(b)中画出的直线可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,则弹簧的劲度系数 k 与其圈数 n 的关系的表达式为 k_N/m. 答案:(1)81.7 0.012 2 (2)见解析 (3)(在之间均可) 解析:(1)根据 P2 的示数可知,P2 部分的原长为 4.06 cm,拉 伸后的长度为 5.26 cm,根据胡克定律可得,k81.7(N/m), 倒数为0.012 2(N/m) (2)根据表中的数据画出图象,如图所示6 / 12(3)由图线可得其斜率为0.000 572,故直线满足0.000 572n,即 k N/m.刷题加餐练刷题加
16、餐练1(2017新课标全国卷)某探究小组做“验证力的平行四边 形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为 x 轴,纵轴为 y 轴,最小刻 度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外),另一端 P 位于 y 轴上 的 A 点时,橡皮筋处于原长 (1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原 点 O,此时拉力 F 的大小可由测力计读出测力计的示数如图(b) 所示,F 的大小为_N. (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋 P 端回到 A 点;现使用两个测 力计同时拉橡皮筋,再次将 P 端拉至 O 点此时观察到两个拉力分
17、 别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的 大小分别为 F14.2 N 和 F25.6 N. ()用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力,以 O 为作用点,在图(a)中 画出力 F1、F2 的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合; 图(a) 图(b) ()F 合的大小为_N,F 合与拉力 F 的夹角的正切值为 _ 若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范 围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则 答案:(1)4.0 (2)图见解析 4.0 0.05 解析:(1)由题图可知,F 的大小为 4.0 N; (2)()根据题意画出 F1、F2
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