【红对勾 讲与练】2023版高考物理总复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课堂检测

【红对勾讲与练】2016版高考物理总复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系课堂检测1．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示．下列表述正确的是(　　)A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象的横轴截距表示弹簧的长度，l2>l1，A错误；图象的斜率表示弹簧的劲度系数，a的斜率大于b的斜率，B正确，C错误；图象不过原点，D错误．答案：B2．[多选](1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是(　　)A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的(　　)解析：(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡．6\n(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x>0，所以选C.答案：(1)AB　(2)C3．在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为________N/m，图线不过原点的原因是由于______________．解析：由胡克定律可知，F－x图线斜率等于弹簧的劲度系数，为200N/m.由于弹簧自身有重力，弹簧竖直悬挂让其自然下垂，就有一定的伸长量，导致图线不过原点．答案：200　弹簧自身有重力4．(2014·新课标全国卷Ⅱ)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0.100kg的砝码时，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9.80m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.6\nP1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.81/k(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347　(1)将表中数据补充完整：①________，②________.(2)以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出1/k－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：本题主要考查力学设计性实验，意在考查考生独立完成实验和设计实验的能力．(1)k＝N/m＝81.7N/m，＝0.0122m/N.(2)根据实验数据描点，并用一条直线将这些点连接起来即可．(3)由图象上取两点即可求得k＝N/m，而＝，解得k＝N/m.答案：(1)81.7　0.0122　(2)1/k－n图象如图所示6\n(3)(～均可)(～均可)5．为了探索弹力和弹簧伸长的关系，某同学选了甲、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图象．(1)从图象上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而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________N/m和________N/m；若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选弹簧________．(3)从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议．建议：________________________________________.解析：(1)在弹性范围内弹簧的弹力与形变量成正比，超过弹簧的弹性范围，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：6\nk甲＝＝N/m＝66.7N/mk乙＝＝N/m＝200N/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．(3)建议：实验中钩码不能挂太多，应控制在弹性限度内．答案：(1)形变量超过弹簧的弹性限度　(2)66.7　200　甲　(3)见解析6．在“探究弹力和弹簧伸长的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图甲所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度．再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．(1)有一位同学通过以上实验测量后，把6组数据在坐标图中描点如图乙所示，请作出F－L图线．(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．6\n优点在于：___________________________________________；缺点在于：___________________________________________.解析：(1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示：(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知：L0＝5×10－2m＝5cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20N/m.(3)记录数据的表格如下表：次数123456弹力F/N弹簧的长度L/×10－2m弹簧的伸长量x/×10－2m(4)优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响．缺点是：弹簧与刻度尺及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大．答案：(1)见解析　(2)5　20　(3)见解析(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响　弹簧与刻度尺及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大6