2020屆高三物理練習(xí) 實(shí)驗(yàn)一探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版

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1、第二章 第四單元 實(shí)驗(yàn) 一 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 1．(2020·廈門模擬)如圖實(shí)－1－7甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連．當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力的關(guān)系圖象(如圖乙)．則下列判斷正確的是 (　　) 圖實(shí)－1－7 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(yīng)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(shí)，勁度系數(shù)不變 解析：由題圖知，F(xiàn)－x是一個(gè)過原點(diǎn)的直線，k＝ N/m＝200 N/m，可知A錯(cuò)，

2、B、C、D正確． 答案：BCD 2. 某同學(xué)在做“研究彈簧的形變與外力的關(guān)系” 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一輕彈簧豎直懸掛并讓其自然下 垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外 力F，測出彈簧的總長度L，改變外力F的 大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度 圖實(shí)－1－8 L的關(guān)系圖線如圖實(shí)－1－8所示．(實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的) 由圖可知該彈簧的自然長度為________ cm； 該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. 解析：當(dāng)外力F＝0時(shí)，彈簧的長度即原長為L0＝10 cm，圖線的斜率就是彈簧的勁度系數(shù)，即k＝×102 N/m＝50 N/m. 答案：10

3、　50 3．做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來； B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度L0； C．將鐵架臺(tái)固定于桌子上(也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重)，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2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)…鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼； E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關(guān)系式．首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)； F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；

4、 G．整理儀器． 請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：________. 答案：CBDAEFG 4．用如圖實(shí)－1－9甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)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(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為______ N/m.掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量______ cm. 圖實(shí)－1－9 解析：對鉤碼進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件，得 mg＝kx

5、k＝＝N/m＝70 N/m 掛三個(gè)鉤碼時(shí)， 可列方程(m＋m＋m)g＝kx′ x′＝＝ m ＝21×10－3 m＝2.10 cm. 答案：70　2.10 5．17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就是著名的胡克定律．受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長量與拉力的關(guān)系”的探究過程如下： A．有同學(xué)認(rèn)為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長量與拉力成正比，與截面半徑成反比． B．他們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成的不同長度、不同半徑的線材”作為研究對象，用測距儀、傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)． C．通過實(shí)驗(yàn)取

6、得如下數(shù)據(jù)： 長度 拉力 伸長 直徑 250 N 500 N 750 N 1000 N 1 m 2.52 mm 0.4 mm 0.8 mm 1.2 mm 1.6 mm 2 m 2.52 mm 0.8 mm 1.6 mm 2.4 mm 3.2 mm 1 m 3.57 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.6 mm 0.8 mm 　 D．同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后，對他們的假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充完善． (1)上述科學(xué)探究活動(dòng)中，屬于“制定計(jì)劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是________、________. (2)

7、請根據(jù)上述過程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯(cuò)誤或不足，請給予修正． ________________________________________________________________________. (3)求出這種線材的伸長量x與拉力F以及線材的長度L、截面積S之間的定量關(guān)系式． 解析：根據(jù)科學(xué)探究的要素和題目給定的條件，顯然A屬于“猜想與假設(shè)”，B屬于“制定計(jì)劃”，C屬于“收集證據(jù)”，D屬于“分析、論證、評估”．通過詳細(xì)而全面的分析、計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能判斷他們的假設(shè)是否全部正確，并對錯(cuò)誤或不足之處給予修正，然后還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和(2)中的結(jié)論，通過計(jì)算，求出這種線材的伸長量x與拉力F以及材料的長度L、截面積S之間的定量關(guān)系式． 答案：(1)B　C　(2)他們的假設(shè)不是全部正確．在彈性限度內(nèi)，金屬線材的伸長量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬線材的長度成正比． (3)x＝kFL/S 其中k＝＝ mm2/N＝8×10－6 mm2/N或k＝＝ m2/N＝8×10－12 m2/N