高考物理一轮复习 专题2.4 实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系（精练）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系 1(2019广东深圳中学模拟)某同学利用如图甲装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_状态(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图象由此图象可得该弹簧的原长x0_cm，劲度系数k_N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x_cm.【解析】(2)x0为乙图中F0时的x值，即x04 cm.k N/m50 N/m.(3)测力计示数F3.0 N，由乙图知弹簧长度x10 cm.【答案】(1)竖直(2)450(3)102(2019河北衡水第

2、二中学模拟)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、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象(1)从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为_(2)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相对较高的弹簧测力计，应选弹簧_(选填“甲”或“乙”)【解析】(1)在弹性限度范围内弹簧的弹力与形变量成正比，超过弹簧的弹性限度范围，则此规律不成立，所以所给的图象上端成为曲线，是因为形变量超过弹簧的弹性限度(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为：k甲 N/m66.7 N/mk乙 N/m2

3、00 N/m要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选用一定的外力作用时形变量大的弹簧，故选甲弹簧【答案】(1)形变量超过弹簧的弹性限度(2)66.7200甲3(2019浙江绍兴一中模拟)在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图(a)对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图(b)进行探究在弹性限度内，将质量为m50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图(a)、图(b)中弹簧的长度L1、L2如表所示 已知重力加速度g10 m/s2，计算弹簧甲的劲度系数k_N/m，由表中数据_(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数【解析】分析图(a)中，钩码数量和弹簧伸长量的关系为每增加一个钩码，

4、弹簧长度伸长约1 cm，所以弹簧劲度系数k150 N/m.分析图(b)中可得，每增加一个钩码，弹簧伸长约0.32 cm，即k10.003 2k20.003 2mg，根据弹簧甲的劲度系数可以求出弹簧乙的劲度系数【答案】50能4(2019长春市实验中学模拟)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

5、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，取重力加速度为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：_，_(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出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，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k_N/m.【解析】(1)k81.7 N/m. m/N0.012 2 m/N.(2)描点法，画一条直线，让大部分的点都

6、落在直线上，或均匀分布在直线两侧(3)设直线的斜率为a，则有an，即k，通过计算斜率即可求得；弹簧共60圈，则有n，把其代入k中可求得【答案】(1)81.70.012 2(2)如图所示(3)5(2019山西大学附中模拟) (1)某同学在探究“弹力和弹簧伸长量的关系”时，实验步骤如下：安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1 _ cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.要得到弹簧伸长量x，还需要

7、测量的是 _作出Fx曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系(2)该同学更换弹簧，进行重复实验，得到如图丙所示的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线，由此可求出该弹簧的劲度系数为 N/m.图线不过原点的原因是 【解析】(1)由mm刻度尺的读数方法可知图乙中的读数为：25.85 cm；本实验中需要是弹簧的形变量，故还应测量弹簧的原长(2)有图象可知，斜率表示弹簧的劲度系数，k200 N/m；图线不过原点的原因是由于弹簧有自重，使弹簧变长【答案】(1)25.85弹簧原长(2)200弹簧有自重6(2019四川南充一中模拟)某同学为研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系，做了如下实验：如图1所示，将白纸固定在制图板上，橡

8、皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上将质量为m100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次取下制图板，量出A1、A2各点到O的距离l1、l2量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角1、2在坐标纸上做出l的图象如图所示完成下列填空：(1)已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为时，橡皮筋所受的拉力大小为 (用g、 m、表示)(2)取g10 m/s2，由图2可得橡皮筋的劲度系数k N/m，橡皮筋的原长l0 m (结果保留2位有效数字)【解析】(1)对

9、结点受力分析，根据共点力平衡可知mgTcos ，解得T；(2)在竖直方向，合力为零，则klcos mg，解得，故斜率k，由图象可知斜率k100，故kmgk100 N/m；由图象可知，直线与横坐标的交点即为弹簧的原长，为0.21 m.【答案】(1)(2)1.01020.217(2019江西上饶一中模拟)某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示，取g10 m/s2.回答下列问题(1)某次测量如图甲所示，指针指示的

10、刻度值为 cm.(刻度尺单位为：cm)(2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为 N/m.(结果保留两位有效数字)(3)另一同学在做该实验时有下列做法，其中错误的是 A刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐B实验中未考虑小盘的重力C读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取D在利用xm图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据【解析】(1)刻度尺的最小分度为0.1 cm，故读数为18.00 cm.(2)结合mgkx，得xm，由图可知k N/m3.0 N/m.(3)读数时开始时的零刻度应与弹簧上端对齐才能准确测量，故A错误；本实验中可采用图象进行处理，故小盘的重力可以不考虑，故B正确；在读指针

11、的位置时，应让弹簧指针静止之后再读取，故C错误；当拉力超过弹性限度时，将变成曲线，不再符合胡克定律，故应舍去，故D正确【答案】(1)18.00(2)3.0(3)AC8. (2019湖南湘潭一中模拟)某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中，按图所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指针P，实验时的主要步骤是：将指针P移到刻度尺l015cm处，在弹簧挂钩上挂上200 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指针P移到刻度尺l0210cm处，在弹簧挂钩上挂上250 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指

12、针P移到刻度尺l0315cm处，在弹簧挂钩上挂上50 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；重复步骤，在每次重复时，都将指针P下移5cm，同时保持挂钩上挂的钩码质量不变将实验所得数据记录、列表如下：次数弹簧原长l0/ cm弹簧长度l/ cm钩码质量m/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根据实验步骤和列表数据(弹簧处在弹性限度内)，回答下列问题：(1)重力加速度g取10 m/s2.在实验步骤中，弹簧的原长为15cm时，其劲度系数k N/m.(2)同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数 (填选项前

13、的字母)A不变B越大C越小【解析】(1)挂50 g钩码时，弹簧的弹力为0.5 N，根据胡克定律得：kN/m30 N/m.(2)对第3、4、5次数据分析，弹簧弹力相等，同一根弹簧，原长越长，形变量越大，根据胡克定律Fkx知，弹簧的劲度系数越小，故选C.【答案】(1)30(2)C9(2019安徽蚌埠二中模拟)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验 (1)实验中还需要的测量工具有：_(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x.由图可知：图线不通过原点的原因是_；弹簧的劲度系数k_N/m(计算结果保留2位

14、有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2)(3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，画出弹簧弹力F与弹簧长度L的FL图象，下列正确的是()Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D弹力与弹簧长度成正比【解析】(1)实验需要测量弹簧伸长的长度，故需要毫米刻度尺(2)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比，则k4.9 N/m.由图可知，当F0时，x大于零，说明没有挂重物时，弹簧有伸长，是由于弹簧自身的重力造成的，故图线不过原点的原因是弹簧有自重，实验中没有考虑(或忽略了)弹簧的自重(3)在图象中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，A错误；在图象中

15、斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，B正确，C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误【答案】(1)毫米刻度尺(2)弹簧有重力4.9(3)B10(2019湖南长沙一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，某同学先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺刻度，然后将不同数量的相同的钩码依次悬挂在竖直弹簧下端，并记录好相应读数(1)某次测量如图所示，指针所指刻度尺读数为_cm(2)该同学在实验过程中，发现挂前3个钩码时，钩码重力与对应的弹簧伸长量基本成正比关系，但当挂上第4个钩码时，弹簧突然向下伸长很多，和前3组数据对比，明显不再成正比关系，产生这种情况

16、的原因是_(3)更换新的同种弹簧后进一步探究，在挂上第3个钩码后，在弹簧伸长过程中钩码的机械能将_，弹簧的弹性势能将_.(填“增加”、“不变”或“减少”)【解析】(1)刻度尺的最小分度值为1 mm，所以读数为14.15 cm；(2)钩码对弹簧的拉力超过了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律；(3)弹簧伸长，在不超过其弹性限度时，其弹性势能增加，而钩码下降，弹力做负功，机械能减少【答案】(1)14.15(14.1314.17均可)(2)钩码对弹簧的拉力超过了弹簧的弹性限度，不再满足胡克定律(3)减少增加1(2018全国卷22)如图甲，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，

17、主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针甲 乙现要测量图甲中弹簧的劲度系数当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图乙所示，其读数为_cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_N/m(保留3位有效数字)【解析】标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm150.05 mm37.75 mm3.775 cm弹簧形变量x(3.7751.950)

18、cm1.825 cm，砝码平衡时，mgkx，所以劲度系数k N/m53.7 N/m.(保留3位有效数字)【答案】3.77553.72(2018全国卷23)某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在甲木块上方放置砝码缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小某次实验所得数据在表中给出，其中f4的值可从图乙中弹簧秤的示数读出 甲 乙丙砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.

19、93回答下列问题： (1)f4_N；(2)在图丙的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线；(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为f_，fm图线(直线)的斜率的表达式为k_；(4)取g9.80 m/s2，由绘出的fm图线求得_.(保留2位有效数字)【解析】(1)对弹簧秤进行读数得2.70 N(2)在图象上添加(0.20 kg,2.70 N)这个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如答图所示(3)由实验原理可得f(Mm)g，fm图线的斜率为kg.(4)根据图象求出k3.9 N/kg，代入数据得0.40【

20、答案】(1)2.70(2)如图所示(3)(Mm)gg(4)0.403（2016浙江卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下：图17(1)若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是_N(图2中所示)，则弹簧秤b的读数可能为_N.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数_、弹簧秤b的读数_(填“变大”“变小”或“不变”)【答案】 (1)3.003.023.94.1(有效数不作要求)(2)变大变大【基础】(1)由图可知弹簧秤a的读数是F13.00 N；因合力为Fkx5000.01 N5 N，两分力夹角为90，则另一个分力为F24.0 N.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC夹角，根据力的平行四边形法则可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大