2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 每日一題(第04周)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 每日一題(第04周)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 高考頻度:★★★★☆ 難易程度:★★★★☆ (xx·山西太原高一期末)在探究“弾力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”通過(guò)在懸掛彈簧下面加鉤碼,逐漸使彈簧伸長(zhǎng),得到以下數(shù)據(jù): (1) 由數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出F–x 圖象; (2) 由圖線可知,彈力F 與彈簧伸長(zhǎng)x 的關(guān)系是_____。 (3)由圖線可求得彈簧的勁度系數(shù)k= _____N/m。 【參考答案】(1)見(jiàn)解析 (2)在彈性限度內(nèi),彈簧伸長(zhǎng)與彈力成正比 (3)43 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)表格中的彈簧與彈簧形變量,作出F–x的關(guān)系,得出彈力與形變量的關(guān)系,通

2、過(guò)圖線的斜率求出彈簧的勁度系數(shù)。 S1和S2分別表示勁度系數(shù)為k1和k2的兩根彈簧,k1>k2。a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個(gè)小物體,ma>mb。將彈簧與小物體按如圖所示方式懸掛起來(lái),現(xiàn)要求兩根彈簧的總長(zhǎng)度最大,則應(yīng)使 A.S1在上,a在上 B.S1在上,b在上 C.S2在上,a在上 D.S2在上,b在上 (xx·山東齊河晏嬰高一期末)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。 (1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè),彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在______方向(填“水平”或“豎直”); (2)彈簧自然懸掛,待彈簧停止振動(dòng)時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0,彈簧下端掛上砝碼盤時(shí),長(zhǎng)度

3、記為L(zhǎng)x;在砝碼盤中每次增加10 g砝碼,彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6,數(shù)據(jù)如下表: (3)下圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長(zhǎng)度與_________的差值(填“L0或Lx或L1”)。 (4)由圖可知彈簧和的勁度系數(shù)為_(kāi)________N/m;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取10 m/s2)。 解決如下問(wèn)題:一輕彈簧豎直懸掛于深度為h=25.0 cm,且開(kāi)口向下的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的下端位于筒內(nèi)),如圖甲所示。已有的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)出彈簧伸出筒的長(zhǎng)度L。現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0和彈簧的勁度系數(shù),通過(guò)改變L而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力F,作出F–L圖線如圖乙

4、所示,則彈簧的勁度系數(shù)為k=______N/m,彈簧的原長(zhǎng)L0=______m。 (xx·河北保定易縣中學(xué)高一期末)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示,彈簧彈力的大小等于所掛鉤碼的重力大小。實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度L0,再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端,每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度L,總共獲得了6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (1)該同學(xué)把6組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)在圖象中,請(qǐng)你根據(jù)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)作出F-L圖線; (2)由此圖線可以得出該彈簧的自然長(zhǎng)度L0=________cm,勁度系數(shù)k=________ N/m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字); (3)該同學(xué)實(shí)

5、驗(yàn)時(shí)把彈簧水平放置,與彈簧豎直懸掛相比較: 優(yōu)點(diǎn)是________________________; 缺點(diǎn)是________________________。 現(xiàn)要測(cè)量長(zhǎng)50 m、橫截圓面積為400 cm2的新懸索能承受的最大拉力。由于懸索很長(zhǎng),抗斷拉力很大,直接測(cè)量很困難,故提供了同種材料制成的樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。由胡克定律可知,在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力F與形變量x成正比,其比例系數(shù)與彈簧的長(zhǎng)度、橫截面積及材料有關(guān)。因而猜想,懸索可能也遵循類似的規(guī)律。 (1)實(shí)驗(yàn)中使用砝碼的重力作為拉力。由于懸索的重力不可忽略,為了避免懸索所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。你認(rèn)為可行的措施為_(kāi)__________

6、_。 (2)經(jīng)過(guò)正確的實(shí)驗(yàn)操作后,取得的數(shù)據(jù)如下表。 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,懸索受到的拉力與懸索的伸長(zhǎng)量成正比,其比例系數(shù)與__________和____________成正比。 【參考答案】 D 根據(jù)胡克定律F=kx可知,當(dāng)F=(ma+mb)g一定時(shí),k和x成反比,故S2在上,上邊彈簧最長(zhǎng);S1在下,當(dāng)k一定時(shí),F(xiàn)和x成正比,故a在下,b在上。 (1)豎直 (3)Lx (4)5.0 N/m 100 0.15 設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,則根據(jù)胡克定律有F=k(h–L0+L)=kL+k(h–L0),F(xiàn)–L圖象的斜率大小表示勁度系數(shù)大小,k=100 N/m;當(dāng)L=0時(shí),F(xiàn)=10

7、N,代入方程可得L0=0.15 m。 (1)如圖所示 (2)5.0 20 (3)優(yōu)點(diǎn):避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;缺點(diǎn):彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差。 (1)實(shí)驗(yàn)中采用描點(diǎn)法,作出F–L的關(guān)系圖線如圖所示。 (2)當(dāng)彈力為零時(shí),彈簧的形變量為零,此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度等于彈簧的原長(zhǎng),由圖讀出:彈簧的自然長(zhǎng)度L0=5.0 cm;根據(jù)胡克定律知, ,可知圖線的斜率表示勁度系數(shù),則。 (3)優(yōu)點(diǎn):避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響:缺點(diǎn):彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差?。 【名師點(diǎn)睛】本題考查了學(xué)生作圖的能力,關(guān)鍵運(yùn)用胡克定律分析F–L圖線的斜率表示勁度系數(shù),橫軸截距表示彈簧的原長(zhǎng)。

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