【走向高考】2020年高考物理總復習 第二章 實驗（一）探究彈力與彈簧伸長量的關系實驗（通用）

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1、第2章 第4講 一、選擇題 1．在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，如何保證刻度尺豎直(　　) A．使用三角板　　　　　　 B．使用重垂線 C．目測 D．不用檢查 [答案]　B [解析]　使用重垂線可保證刻度尺豎直，故B正確．A、C不準確，不合題意，D是錯誤的． 2．下面列出的措施中，哪些是有利于改進本實驗結果的(　　) A．橡皮條彈性要好，拉到O點時拉力要適當大一些 B．兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大一些 C．拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧秤平行貼近木板面 D．拉橡皮條的繩要細，而且要稍長一些 [答案]　ACD [解析]　拉力“適當”

2、大一些能減小誤差；而夾角“盡量”大一些，則使作圖誤差變大；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩子要細且稍長便于確定力的方向． 3．某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖的哪一個(　　) [答案]　C [解析]　原長的測量值小于真實值，設誤差為Δl，彈簧的實際伸長量x′＝x－Δl，彈力與伸長量成正比，即F＝k(x－Δl)，所以最后的圖線是C. 4．(2020·江蘇蘇、錫

3、、常、鎮(zhèn)四市)如圖所示是用來探究“互成角度的兩個力的合成”的實驗裝置圖，本實驗采用的科學方法是(　　) A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．極限法 [答案]　B [解析]　合力與分力在作用效果上是等效的． 5．如圖(甲)所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連．當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關系圖象，如圖(乙)所示．則下列判斷正確的是(　　) A．彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B．彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比 C．該彈簧的勁度系數(shù)是200N/m D．該彈簧受到反

4、向壓力時，勁度系數(shù)不變 [答案]　BCD [解析]　由圖知，F(xiàn)－x是一個過原點的直線，k＝N/m＝200N/m，可知A錯，BCD正確． 二、非選擇題 6．(2020·天津河西)(1)某同學做“互成角度的兩個力合成”實驗時得出如圖所示的結果(圖中F′與O共線)，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩套的結點，圖中________是F1和F2合力的理論值，圖中________是F1和F2合力的實驗值，通過本實驗可驗證________． (2)在“互成角度的兩個力合成”實驗中，用A、B兩只彈簧秤把橡皮條上的結點拉到某一位置O，這時AO、BO間夾角∠AOB<90°，如圖所示，現(xiàn)改變彈簧秤

5、A的拉力方向，使α角減小，但不改變它的拉力大小，那么要使結點仍被拉倒O點，就應調(diào)節(jié)彈簧秤B拉力的大小及β角，在下列調(diào)整方法中，哪些是可行的________． A．增大B的拉力，增大β角 B．增大B的拉大，β角不變 C．增大B的拉力，減小β角 D．B的拉力大小不變，增大β角 [答案]　(1)F　F′　互成角度的兩個力的合成遵循平行四邊形定則　(2)AC [解析]　考查“互成角度力的合成實驗”的實驗步驟和原理．本題難度中等． 7．用如圖甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測得彈簧一端固定于A點，另一端B用細繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當掛兩個鉤碼時，繩

6、上一定點P對應刻度如圖乙ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點對應刻度如圖乙cd虛線所示，已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g＝9.8m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.掛三個鉤碼時彈簧的形變量為________cm. [答案]　70　2.10 [解析]　對鉤碼進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律， 得mg＝k·x k＝＝N/m＝70N/m 掛三個鉤碼時， 可列方程(m＋m＋m)g＝kx′ x′＝＝m ＝2.10×10－2m＝2.10cm. 8．橡皮條的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計．沿著

7、兩個不同的方向拉彈簧測力計．當橡皮條的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖所示，這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出． (1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N．(要求讀到0.1N) (2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力． [答案]　(1)4.0　2.5　(2)見解析圖 [解析]　讀彈簧秤示數(shù)時，應注意首先找零刻度線，尤其是豎直放置的那個彈簧秤，它的讀數(shù)是2.5N(而不是3.5N)，水平放置的彈簧秤讀數(shù)是4.0N. 9．(2020·山東濰坊)一同學在探究彈力和彈簧伸長的關系時，將不同的鉤碼分別掛在豎直懸掛

8、彈簧的下端，鉤碼重與相應的彈簧總長度數(shù)據(jù)如下表所示： 鉤碼重(N) 0 3 6 9 12 彈簧總長(cm) 5.0 6.2 7.4 8.6 9.8 (1)請在坐標紙上作出彈簧所受彈力F與彈簧總長L之間的關系圖線； (2)由實驗圖線得到彈簧彈力和彈簧長度之間的關系式為________． [答案]　(1)如圖所示 (2)F＝2.5(L－5)N [解析]　彈力F與彈簧形變量ΔL成線性關系，描點畫直線時，要使盡可能多的點落在直線上． 10．某同學用如圖所示裝置探究彈力和彈簧伸長量關系的實驗．他先測出不掛砝碼時彈簧的長度，然后下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出

9、指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g＝9.8m/s2) 砝碼質(zhì)量 m/×102g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 標尺刻度為x/×10－2m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在如圖坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關系曲線． (2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關系曲線可以判斷，在________N范圍內(nèi)彈力的大小與彈簧伸長量的關系滿足胡克定律．這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. [答案]

10、　(1)見解析圖　(2)0～4.9　25 [解析]　(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，按照各點的分布走向作出如圖所示的圖象． (2)從描點得到的圖象看，當砝碼超過500 g后，開始彎曲，即超過了彈性限度，在這之前才滿足胡克定律． F＝0.5 kg×9.8m/s2＝4.9N 所以在0～4.9N內(nèi)滿足胡克定律； 根據(jù)圖線的物理意義需要換算單位，很麻煩，我們就以彈力為F＝4.9N時，彈簧的伸長量 Δx＝(34.60－15.00)×10－2m＝0.196m 得k＝＝N/m＝25N/m. 11．(2020·廣東廣州)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中： (1)部分實驗步驟如下，請完成有關內(nèi)容

11、： A．將一根橡皮筋的一端固定在貼有白紙的豎直平整木板上，另一端綁上兩根細線． B．在其中一根細線上掛上5個質(zhì)量相等的鉤碼，使橡皮筋拉伸，如圖甲所示，記錄：________、________、________. C．將步驟B中的鉤碼取下，分別在兩根細線上掛上4個和3個質(zhì)量相等的鉤碼，用兩光滑硬棒B、C使兩細線互成角度，如圖乙所示，小心調(diào)整B、C的位置，使__________________，記錄________________． (2)如果“驗證力的平行四邊形定則”得到驗證，那么圖乙中＝________. [答案]　(1)B步驟：鉤碼個數(shù)(或細線拉力)　橡皮筋與細線結點的位置O　

12、細線的方向(說明：能反映細線方向的其他記錄也可以) C步驟：橡皮筋與細線結點的位置與步驟B中結點位置重合　鉤碼個數(shù)和對應的細線方向 (2) [解析]　(2)豎直方向：4mgsinα＋3mgsinβ＝5mg；水平方向，4mgcosα＝3mgcosβ ＝. 12．以下是一位同學做“探究形變與彈力的關系”的實驗． (1)下列的實驗步驟是這位同學準備完成的，請你幫這位同學按操作的先后順序，用字母排列出來是________． A．以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的曲線連結起來 B．記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L0 C．將鐵

13、架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D．依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、…鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼 E．以彈簧的伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧的伸長量的關系式 F．解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 (2)下表是這位同學探究彈力大小與彈簧伸長之間的關系所測的幾組數(shù)據(jù)： 彈力(F/N) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 彈簧的原來長度(L0/cm) 15 15 15 15 15 彈簧后來長度(L/cm) 16.2 17.3 18.5 19.6 20.8 彈簧的伸長量(x/cm) 1.2 2.3 3.5 4.6 5.8 ?、僭谌鐖D坐標紙上作出F－x圖線； ②寫出曲線的函數(shù)表達式(x用cm作單位)：________； ③函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義________． [答案]　見解析 [解析]　(1)CBDAEF (2)①依據(jù)上述表中的數(shù)據(jù)在直角坐標系中描點，并過這些點作出圖線，如圖所示． ②根據(jù)所作的圖線可寫出函數(shù)表達式為：F＝ 0.43x ③根據(jù)胡克定律F＝kx知函數(shù)表達式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，其物理意義是彈簧每伸長或壓縮0.01m(1cm)所需的拉力或壓力大小為0.43N