2019-2020年高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长的关系习题新人教版.doc

2019-2020年高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长的关系习题新人教版1(xx山东济钢高中质检)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_竖直_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_4_cm，劲度系数k_50_N/m。(3)他又利用本实验原理把该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x_10_cm。解析(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态。(2)由胡克定律知Fk(xx0)，当弹力为零时，形变量为0，即xx04cm；在Fx图象中，斜率即为劲度系数，k50N/m。(3)由丙图知，弹簧测力计的示数为3.0N，由胡克定律知3Nk(x4cm)，解得x10cm。2(xx山东师大附中一模)某同学用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据如下表：(重力加速度g取9.8m/s2)钩码质量m/g0100200300400500600700标尺刻度x/cm15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图乙中作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系图线。_见解析图_(2)根据所测得的数据和关系图线可判断，在_04.9_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律。这种规格的弹簧劲度系数为_25.0_N/m。解析(1)在坐标系上依次描点，然后用平滑的曲线连接各点，如图所示。(2)在作出的图象中可以看出，在04.9N范围内，图线为一条倾斜直线，表明此时弹力大小与弹簧伸长呈线性关系，即满足胡克定律Fkx，据此可以计算出弹簧的劲度系数k25.0N/m。3(xx河南安阳一模)某学校老师在研究性学习课上给同学们讲了两弹簧串联后的等效劲度系数k与原两弹簧劲度系数k1、k2的关系式为。该研究性学习小组为了证明这个结论的正确性，设计了如图甲所示的实验，即把两根劲度系数分别为k1和k2的弹簧连接起来，进行探究，已知重力加速度为g。(1)某次测量指针如图乙所示，指针示数为_10.00_cm；(2)设每个钩码的质量为m，若测量多次并计算得出每增加一个钩码指针A示数的平均增加量为xA，指针B示数的平均增加量为xB，则可求得k_，k1_，k2_，从而验证的正确性。解析由图乙可知，指针示数为10.00cm。指针B示数的伸长量是两弹簧伸长量之和，由胡克定律得k，k1，k2，由以上三式可得。4(xx北京朝阳区统考)某同学利用图甲所示的装置探究弹簧弹力和伸长的关系。(1)该同学将弹簧的上端与刻度尺的零刻度线对齐，读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指刻度尺的刻度值，所读数据列表如下(设弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g取9.80m/s2)：123456钩码质量m/g0306090120150刻度尺读数x/cm6.008.389.4610.6211.80在图甲中，挂30g钩码时刻度尺的读数为_7.15_cm。(2)如图乙所示，该同学根据所测数据，建立了xm坐标系，并描出了5组测量数据，请你将第2组数据描在坐标系上(用“”表示所描的点)，并画出xm的关系图线。_如图所示_(3)根据xm的关系图线可得该弹簧的劲度系数约为_25.3_N/m(结果保留3位有效数字)。解析(1)图甲中的读数为7.15cm；(2)找到点(30g,7.15cm)对应的位置，然后将这些点用直线连接起来即可；(3)图线的斜率为劲度系数k的倒数，解得kN/m25.3N/m。5(xx湖北部分重点中学模拟)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，看成一根新弹簧，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k3k1k2。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、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_nmg_计算弹簧的弹力，由xL1L0计算弹簧的伸长量，由k计算弹簧的劲度系数；d改变_钩码的个数_，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A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_乙_同学的猜想正确。解析(2)弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg；多次测量求平均值，可以减小误差，所以实验中需要改变钩码的个数来改变弹簧弹力。(3)由图可知，伸长量相同时，FCFAFB，由胡克定律可得k3xk1xk2x，所以k3k1k2，乙同学的猜想是正确的。