2019-2020年高中物理第三章相互作用实验探究弹力和弹簧伸长的关系练习新人教版.doc

2019-2020年高中物理第三章相互作用实验探究弹力和弹簧伸长的关系练习新人教版实验原理及注意事项1.(xx江西四校联考)(多选)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,以下说法正确的是(BC)A.弹簧被拉伸时,拉力越大越好B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要使弹簧保持竖直状态C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读数D.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量解析:弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,选项A错误;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要使弹簧保持竖直状态,此时弹簧的弹力等于钩码的重力,选项B正确;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读数,选项C正确;用刻度尺测得弹簧的长度不是伸长量,是原长和伸长量之和,选项D错误.2.以下是某同学所进行的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验步骤: (1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡.弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度l1,并记录到表格中.(2)再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力, 得到多组数据.(3)以力F为纵坐标,以弹簧长度lx为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点.(4)按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括直线).(5)根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度lx的关系,并得出实验结论.以上步骤中至少有三处不当之处,请将不合理的地方找出来并进行修正.解析:(1)中还应该测出弹簧的原长l0,此时应在不挂钩码的情况下,让弹簧保持自然下垂状态,用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为l0.(3)中建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标,因为探究的是弹力与弹簧伸长量的关系.(5)中应分析弹力和弹簧伸长量的关系.答案:见解析实验数据处理及误差分析3.(xx天津高一检测)某同学利用如图(甲)所示的装置测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上砝码盘.通过改变盘中砝码的质量,测得6组砝码的质量m和对应的弹簧长度l,画出ml图线,如图(乙)所示.采用恰当的数据处理,得到该弹簧的劲度系数为3.44 N/m.若考虑砝码盘的质量,结果与3.44 N/m相比(C)A.偏大B.偏小C.相同D.无法判断解析:设砝码盘质量为m0,弹簧原长为l0,根据胡克定律有(m+m0)g=k(l-l0),即m=l-（m0+）,则由ml图线的斜率可求出k,其结果与是否考虑砝码盘质量无关,选项C正确.4.(xx山东菏泽一中高一检测)小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系,利用如图(甲)所示实验装置记录了相应实验数据如表:钩码质量/g050100150200250300400指针位置/cm2345677.57.5(1)小华通过这项研究在实际中可把该弹簧制作成 .(2)分析实验数据你可以得到的结论是 .(3)小华作出了如图(乙)三个图像,其中正确的是 .解析:(1)由表中数据可知,在02.5 N的范围内,弹簧的伸长随拉力的增大而加长,且二者比值不变,即弹簧的伸长与所受拉力成正比,据此可制作弹簧测力计.(2)由表中数据可知,在50250 g的范围内,弹簧的长度随物体质量的增大而均匀变长,即弹簧的长度和受到的重力(拉力)成正比.(3)由表中数据可知,弹簧的原长为2 cm,Fx图线应从x=2 cm处开始,选项A错误,B正确;当超过弹簧的弹性限度,即使再增加物体的重力,弹簧也不会再伸长,选项C错误.答案:(1)弹簧测力计(2)在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,伸长就越长(3)B实验创新与设计5.(xx河南郑州高一检测)实验室中有多个完全相同的弹簧.某同学想要测量这种弹簧的劲度系数,由于没有钩码,只有一根质量为M=1.5 kg的圆柱形细长金属棒.该同学设计了如图(甲)所示的实验装置,在铁架台上等高地悬挂几个弹簧,并在一边竖直固定一刻度尺,金属棒用几个弹簧共同悬挂.待金属棒稳定后,记录金属棒一端的轻小指针所指的刻度,然后每次撤去一个弹簧,直到只有两个弹簧,记录各次金属棒稳定后指针所指的刻度,并将数据填在表格中,已知刻度尺最小刻度为1 mm,g=9.8 m/s2.弹簧个数n2345678指针所指刻度x/cm24.0813.710.738.847.726.866.15每个弹簧上的弹力F/N(1)表格中有一个数据记录错误,应改为 .(2)将表格中第三行数据填上.(3)请你根据表格数据在图(乙)中作出Fx图像.(4)根据图像求出弹簧的劲度系数为k= N/m,Fx图像为不过原点的直线,原因是 .解析:(1)刻度尺最小刻度为1 mm,故指针所指的刻度均应保留到 0.01 cm,则可知读数13.7有误,应改为13.70.(2)由于金属棒重力确定,由弹簧个数可求出每根弹簧的弹力,则表格中第三行数据分别为(由左到右)7.35,4.90,3.68,2.94,2.45,2.10,1.84.(3)根据表中数据在坐标系中描点,并通过这些点作出Fx图像,如图所示.(4)根据胡克定律可知,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,则可知劲度系数k= N/m=41.7 N/m.由于横坐标记录的是弹簧长度,故Fx不过原点,图像与横坐标的交点表示弹簧的原长.答案:(1)13.70(2)见解析(3)见解析 (4)41.7(41.541.9均可)x不是弹簧的伸长量6.(xx成都高一检测)将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看做一根新弹簧,设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记为B)劲度系数为k2、套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3.关于k1,k2,k3的大小关系,同学们做出了如下猜想:甲同学:和电阻并联相似,可能是=+乙同学:和电阻串联相似,可能是k3=k1+k2丙同学:可能是k3=(1)为了验证猜想,同学们设计了相应的实验装置见图(甲).(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空.a.将弹簧A悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0;b.在弹簧A的下端挂上钩码,记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1;c.由F= 计算弹簧的弹力,由x=L1-L0计算弹簧的伸长量,由k=计算弹簧的劲度系数;d.改变 ,重复实验步骤b,c,并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1;e.仅将弹簧分别换为B,C,重复上述操作步骤,求出弹簧B,C的劲度系数的平均值k2,k3.比较k1,k2,k3并得出结论.(3)图(乙)是实验得到的图线,由此可以判断 同学的猜想正确.解析:(2)根据二力平衡可知F=nmg,改变钩码的个数,重复实验.(3)由图可知k1=kA= N/m=25 N/mk2=kB= N/m=37.5 N/mk3=kC= N/m=62.5 N/m满足k3=k1+k2,故乙同学猜想正确.答案:(2)nmg钩码的个数(3)乙