高考物理一轮复习单元练习第02章第4讲实验探究弹力与弹簧伸长量的关系doc高中物理

第2章第4讲一、选择题1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，如何保证刻度尺竖直(　　)A．使用三角板　　　　　　B．使用重垂线C．目测D．不用检查[答案]　B[解析]　使用重垂线可保证刻度尺竖直，故B正确．A、C不准确，不合题意，D是错误的．2．下面列出的措施中，哪些是有利于改进本实验结果的(　　)A．橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力要适当大一些B．两个分力F1和F2间的夹角要尽量大一些C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤平行贴近木板面D．拉橡皮条的绳要细，而且要稍长一些[答案]　ACD[解析]　拉力“适当”大一些能减小误差；而夹角“尽量”大一些，那么使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，目的是使拉线水平；绳子要细且稍长便于确定力的方向．3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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，挂上砝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以以下图的哪一个(　　)[答案]　C[解析]　原长的测量值小于真实值，设误差为Δl，弹簧的实际伸长量x′＝x－Δl，弹力与伸长量成正比，即F＝k(x－Δl)，所以最后的图线是C.4．在探究力的合成的实验中，橡皮条的一端固定在P点，另一端被A、B两只弹簧测力计拉伸至O点，F1、F2分别表示A、B两只弹簧测力计的读数，如以下图．使弹簧测力计B从图示位置开场顺时针缓慢转动，在这过程中保持O点和弹簧测力计A的拉伸方向不变，那么在整个过程中两弹簧测力计的读数F1、F2的变化是(　　)A．F1减小，F2减小B．F1减小，F2增大C．F1减小，F2先增大后减小D．F1减小，F2先减小后增大[答案]　D[来源:学科网][解析]　-6-/6\n由于结点O的位置不变，所以F1和F2的合力大小和方向不变，画出平行四边形如以下图，弹簧测力计A的拉伸方向不变，那么F1的方向不变，弹簧测力计B顺时针转动过程中，F2的大小和方向均不断改变，图中画出弹簧测力计B转动过程中的三个位置，两弹簧测力计的读数分别为F1′和F2′、F1″和F2″等等，观察表示力大小的有向线段的长短变化，可以看出弹簧测力计A的读数F1一直逐渐减小，而弹簧测力计B的读数F2先减小后增大，当弹簧测力计B转动至与弹簧测力计A垂直时F2最小．5．(2022·厦门模拟)如图(甲)所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图(乙)所示．那么以下判断正确的选项是(　　)A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比[来源:学*科*网]B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是220N/mD．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变[答案]　BCD[解析]　由图知，F－x是一个过原点的直线，k＝N/m＝200N/m，可知A错，BCD正确．二、非选择题6．以以下图是甲、乙两位同学在《验证力的平行四边形定那么》实验中所得到的实验结果，假设用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，那么可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是尊重事实的．[答案]　甲[解析]　由题设可知，F为F1和F2合力，通过平行四边形定那么所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧秤拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向与细绳应在同一直线上，故甲同学是尊重事实的．7．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-6-/6\n，实验过程是在弹簧的弹性限度内进展的．用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如以下图，由图可知弹簧的劲度系数为________，图线不过坐标原点的原因是由于______________________________________________．[答案]　200N/m　弹簧自身有重力[解析]　F－x图线的函数关系为F＝F0＋kx，图线的斜率表示劲度系数，当x＝0时，F＝F0，可见，F0表示弹簧自身的重力，k＝＝200N/m.8．在“互成角度的两个共点力的合成”的实验中，其中的三个实验步骤如下：(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线；通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2.(2)在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定那么作图求出合力F.(3)只用一测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F′和细绳的方向．以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：(1)____________________________．(2)____________________________．(3)____________________________．[答案]　见解析[解析]　步骤(1)中未记下细线的方向；步骤(2)中除F1、F2的大小之外，还应根据F1、F2的方向才能准确作图；步骤(3)中应将橡皮条与线的结点拉到原位置O点．9．做“验证力的平行四边形定那么”实验中，实验步骤如下：(1)在水平放置的木板上，固定一张白纸．(2)把橡皮条的一端固定在O点，另一端拴两根带套的细线，细线与橡皮条的交点叫做结点．(3)在纸面离O点比橡皮条略长的距离上标出A点．(4)用两个弹簧测力计分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至A点，如以下图，记下此时两力F1和F2的方向和大小．(5)改用一个弹簧测力计沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A点，记下此时F的方向和大小．(6)拆下弹簧测力计和橡皮条．请你写出下面应继续进展的实验步骤：________.[答案]　见解析[来源:学科网ZXXK][解析]　以后的实验步骤为：(1)在A点按同一标度，作出F1、F2、F的图示；(2)利用平行四边形定那么作F1、F2的合力F′；(3)比较F和F′的大小和方向，并得出结论．10．(2022·华师附中测试)(1)在做“验证力的平行四边形定那么”实验中，假设由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如以下图，但F大于等于F′，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏________，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏________．-6-/6\n(2)在做“验证力的平行四边形定那么”实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的选项是(　　)A．同一次实验过程中，O点的位置允许变动B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点，两弹簧测力计之间的夹角应取90°，以便于计算合力的大小[答案]　(1)大　大　(2)ACD[解析]　(1)题中指出F1有误差，那么指F2是准确的，在此根底上作图使F接近F′，根据平行四边形的数学关系分析，易知F1的大小及其与F2的夹角均偏大．(2)实验过程中，O点的位置不允许变动，A错误；为减小误差，实验中弹簧测力计要与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，B正确；实验时一般不要将弹簧测力计拉到最大量程，为减小误差，不要将两个弹簧测力计的拉力悬殊过大，C错误；本实验原理是利用作图法验证力的平行四边形定那么，合力的大小并非计算出来的，所以根本谈不上弹簧测力计之间的夹角取90°的问题，D错误．11．某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，探究弹力和弹簧伸长量的关系．表中是该同学记录的实验数据，实验中弹簧始终未超过弹性限度．(g＝10m/s2)钩码质量m/g0306090120150弹簧总长度l/cm6.0[来源:Zxxk.Com]7.28.4[来源:学#科#网]9.610.812.4(1)根据实验数据在图所示坐标系中作出弹力F跟弹簧伸长量x的关系图象；(2)根据图象得到弹簧的劲度系数是________N/m.[答案]　(1)见解析　(2)25[解析]　(1)利用题目给出的表格中钩码质量为零时弹簧的长度，可得弹簧原长为6.0cm；根据给出的六组数据分别计算出对应状态下弹簧的伸长量，可在弹力F与弹簧伸长量x的关系图象中确定出六个点，用平滑的曲线连结尽量多的点，如以下图．所得图象是过原点的一条直线，本实验中最后一点要舍弃．-6-/6\n(2)由所得图象，计算图象的斜率即为弹簧的劲度系数k＝N/m＝25N/m.12．橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如以下图，这时弹簧测力计的读数可从图中读出．(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________N和________N．(要求读到0.1N)(2)在此题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．[来源:学#科#网][答案]　(1)4.0　2.5　(2)见解析图[解析]　读弹簧秤示数时，应注意首先找零刻度线，尤其是竖直放置的那个弹簧秤，它的读数是2.5N(而不是3.5N)，水平放置的弹簧秤读数是4.0N.13．(2022·广东质检)17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律．受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：A．有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比．B．他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用螺旋测微器、激光测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设．C．通过实验取得如下数据：长度径直力力力拉力力长250N500N750N[来源:Z*xx*k.Com]1000N1m2.52mm0.4mm0.8mm1.2mm1.6mm2m2.52mm0.8mm1.6mm2.4mm3.2mm1m3.57mm0.2mm0.4mm0.6mm0.8mm-6-/6\n[来源:学科网ZXXK]D.同学们对实验数据进展分析、归纳后，对它们的假设进展了补充完善．(1)上述科学探究活动的环节中，属于“制定方案”和“收集证据”的环节分别是(填字母代号)____________、____________.(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确．假设有错误或缺乏，请给予修正．________________________________________________________________________.(3)求出这种线材的伸长量x与拉力F以及线材的长度L、截面积S之间的定量关系式．[来源:学,科,网Z,X,X,K][答案]　(1)B、C(2)他们的假设不是“全部正确”．在弹性限度内，金属丝的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝的长度成正比．[来源:Z&xx&k.Com](3)x＝kFL/S，式中：k＝xS/(FL)＝0.4×5/(250×1000)mm2/N＝8×10－6mm2/N(或k＝xS/(FL)＝0.4×5×10－9/(250×1)m2/N＝8×10－12m2/N)．[解析]　根据科学探究的要素和题目给定的条件，显然A属于“猜测与假设”，B属于“制定方案”，C属于“收集证据”，D属于“分析、论证、评估”．通过详细而全面的分析、计算实验数据，才能判断他们的假设是否全部正确，并对错误或缺乏之处给予修正，然后还要根据实验数据和(2)中的结论，通过计算，求出这种线材的伸长量x与拉力F以及材料的长度L、截面积S之间的定量关系式．高考资源网(www.ks5u.com)www.ks5u.com来源：高考资源网版权所有：高考资源网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