2019-2020年高中物理 題組訓練 3.3實驗 探究彈力與彈簧伸長量的關系 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 題組訓練 3.3實驗 探究彈力與彈簧伸長量的關系 新人教版必修1 1．在“探究彈力與彈簧伸長量的關系”中，關于操作步驟先后順序，下列說法正確的(　　) A．先測量彈簧的原長，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測量彈簧的原長 C．先后順序對實驗結果無影響 D．先后順序對實驗結果的影響程度取決于彈簧的自身重量 解析　由于彈簧自身重量的影響，彈簧平放時的長度與豎直懸掛時的長度不同，豎直懸掛時長度更長一些．由于實驗時彈簧始終處于豎直狀態(tài)，故彈簧長度一直受自重影響，所以測量原長時，應測量彈簧豎直懸掛時的長度，B、D項正確． 答案　BD 2．在“探究彈力和彈簧伸長的關系”實驗中，彈簧彈力的大小為F，彈簧的形變量(伸長量或壓縮量)為x，下列說法正確的是(　　) A．實驗中k的具體數(shù)值只能用逐個計算的方法求出來，而沒有其他的方法 B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F(xiàn)L圖線也是過原點的一條直線 C．利用Fx直線可求出k值 D．實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實規(guī)律 解析　該實驗中進行數(shù)據(jù)處理，可以采用圖象法，并非只能用逐個計算的方法來求k，故A錯誤；用彈簧長度L代替x，F(xiàn)L圖線不過原點，故B錯誤；在Fx圖象中圖象的斜率表示勁度系數(shù)的大小，故利用Fx直線可以求出k值，故C正確；實驗時并非把所有點連到線上，而是讓直線盡量多的穿過各點，不能穿過的盡量分布在圖象的兩側，這樣可以剔除誤差比較大的點，故D錯誤．故選C. 答案　C 圖335 3．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，使用兩條不同的輕質彈簧a和b，得到彈力F與彈簧長度L的圖象．如圖335所示，下列表述正確的是(　　) A．a(chǎn)的原長比b的長 B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比 解析　在圖象中橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比a的長，故A錯誤；斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，故a的勁度系數(shù)比b的大，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯誤，故選B. 答案　B 4．如圖336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長度的形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關系圖象(如圖乙)．則下列判斷正確的是(　　) 圖336 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200 N/m D．該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變 解析　由乙圖可知F＝kx，即彈簧的彈力和彈簧的形變量成正比，不與彈簧長度成正比，A錯誤，B正確；由k＝＝N/m＝200 N/m，C正確；Fx圖線的斜率對應彈簧的勁度系數(shù)，而x>0和x<0時的斜率相同，故D正確. 答案　BCD 5．某同學在研究學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧豎直懸掛在某一深度為h＝25.0 cm，且開口向下的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下部分位于筒內(nèi)，但測力計可以與彈簧的下端接觸)，如圖甲所示．如果本實驗的長度測量工具只能測出筒的下端彈簧的長度L.現(xiàn)要測出彈簧的原長L0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學通過改變L而測出對應的彈力F，作出 FL變化的圖線如圖乙所示，則彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，彈簧的原長L0＝________cm. 圖337 解析　根據(jù)胡克定律F＝k(h＋L－L0)＝kL＋k(h－L0)，從圖中知道當L＝0時，F(xiàn)＝10 N；當L＝10 cm時，F(xiàn)＝20 N；將其代入方程聯(lián)立得k＝100 N/m，L0＝15.0 cm. 答案　100　15.0 6．某同學用如圖338所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗．他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(g取9.8 m/s2) 圖338 (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)在圖339坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與鉤碼質量m的關系曲線． 圖339 (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)彈力大小與彈簧伸長量關系滿足胡克定律．這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. 解析　(1)根據(jù)表格中的各組數(shù)據(jù)在xm圖象上標出相應的點，然后用平滑曲線連接這些點，作出的圖象如圖所示． (2)根據(jù)作出的圖線可知，鉤碼質量在0～500 g范圍內(nèi)圖線是直線，表明彈力大小與彈簧伸長量關系滿足胡克定律．在這個范圍內(nèi)的曲線上找到相距較遠的兩點，利用這兩點的坐標值計算彈簧的勁度系數(shù)k＝＝N/m＝25.00 N/m. 答案　(1)見解析圖　(2)0～4.9　25.00 7．用納米技術處理過的材料叫納米材料，其性質與處理前相比會發(fā)生很多變化，如機械性能會成倍地增加，對光的反射能力會變得非常低，熔點會大大降低，甚至有特殊的磁性質．現(xiàn)有一種納米合金絲，欲測定其伸長量x與所受拉力F、長度L的關系． (1)測量上述物理量需要的主要器材有：________、________等． (2)若實驗中測得的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)請寫出x與F、L間的關系式：x＝________.(若用到比例系數(shù)，可用k表示．假設實驗中合金絲直徑的變化可忽略) (3)在研究并得到上述關系的過程中，主要運用的科學研究方法是________(只需寫出一種)． (4)若有一根由上述材料制成的粗細相同的合金絲的長度為20 cm，使用中要求其伸長量不能超過原長的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為________N. 解析　(1)用彈簧測力計測量力的大小，用刻度尺測量長度． (2)由題目所給數(shù)據(jù)分析可知：當力一定時，伸長量和長度成正比；當長度一定時，伸長量和力成正比，故有x＝kFL(取一組數(shù)據(jù)驗證，式中的k不為零)． (3)研究伸長量與拉力、長度的關系時，可以先控制其中一個量不變，如長度不變，再研究伸長量和拉力的關系，這種方法稱為控制變量法．這是物理實驗中的一個重要研究方法． (4)代入表中數(shù)據(jù)把式中的k求出，得k＝0.000 8 N－1，再代入已知數(shù)據(jù)，L＝20 cm，x＝0.2 cm，可求得最大拉力F＝12.5 N. 答案　(1)彈簧測力計　刻度尺　(2)kFL　(3)控制變量法　(4)12.5