（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（十一）探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)增分課）（含解析）

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1、（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（十一）探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)增分課）（含解析） 1.為了探究彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系，某同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示圖像。 (1)從圖像上看，該同學(xué)沒能完全按照實(shí)驗(yàn)要求做，從而使圖像上端成為曲線，圖像上端成為曲線是因?yàn)開_________________________。 (2)甲、乙彈簧的勁度系數(shù)分別為______N/m和______N/m(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)；若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選彈簧________(填“甲”或“乙”)。 解析：(1)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧

2、的伸長量成正比，超過彈簧的彈性限度，則此規(guī)律不成立，所以圖像上端為曲線是因?yàn)閺椈傻纳扉L量超過其彈性限度。 (2)由題圖可知甲、乙兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為k甲＝＝ N/m≈66.7 N/m，k乙＝＝ N/m＝200 N/m；要制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選在一定的外力作用時(shí)，彈簧的伸長量大的彈簧，故選彈簧甲。 答案：(1)彈簧的伸長量超過其彈性限度 (2)66.7　200　甲 2．(2019·甘肅一診)在探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時(shí)，小明同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上質(zhì)量不計(jì)的砝碼盤，逐漸增加盤中砝碼的質(zhì)量并用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈簧長度。

3、(1)小明同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上用描點(diǎn)法畫出x -m圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像他得出結(jié)論：彈簧彈力和彈簧伸長量不是正比例關(guān)系，而是一次函數(shù)關(guān)系。他的結(jié)論錯(cuò)誤的原因是________________________________________________________________________。 (2)作出的圖線在縱軸的截距的物理意義是________________________；該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m(g取9.8 N/kg，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)該同學(xué)得到的勁度系數(shù)與考慮砝碼盤的質(zhì)量時(shí)相比，結(jié)果________(選填“偏大”“偏小”或“相

4、同”)。 解析：(1)在x -m圖像中，x表示彈簧的長度而不是彈簧的伸長量，故他得出的結(jié)論是錯(cuò)誤的。 (2)圖線在縱軸的截距表示拉力等于0時(shí)彈簧的長度，即未放砝碼時(shí)彈簧的長度；由ΔF＝Δmg＝kΔx可知，圖線的斜率＝，即重力加速度與彈簧的勁度系數(shù)之比，由圖線對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)可知，其斜率為 m/kg，解得彈簧的勁度系數(shù)為k＝29.4 N/m。 (3)根據(jù)以上方法計(jì)算出勁度系數(shù)時(shí)，是否考慮砝碼盤的質(zhì)量對(duì)結(jié)果無影響，故結(jié)果相同。 答案：(1)x -m圖像的縱坐標(biāo)不是彈簧的伸長量　(2)未放砝碼時(shí)彈簧的長度　29.4　(3)相同 3．在探究彈簧的彈力與伸長量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖甲所示，將輕

5、彈簧的一端固定，另一端與力傳感器連接，其伸長量通過刻度尺測(cè)得，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表格所示。 伸長量x/(×10－2 m) 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 彈力F/N 1.50 2.93 4.55 5.98 7.50 (1)以x為橫坐標(biāo)，F(xiàn)為縱坐標(biāo)，在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長量之間的關(guān)系圖線。 (2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 解析：(1)描點(diǎn)作圖，如圖所示。 (2)根據(jù)圖像，該圖線為過原點(diǎn)的一條傾斜直線，即彈力與伸長量成正比，k＝＝ N/m＝75.0 N/m

6、。 答案：(1)見解析圖　(2)75.0 4．(2019·成都一診)將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)不同、粗細(xì)不同的彈簧套在一起，看成一根新彈簧，設(shè)原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1，原細(xì)彈簧(記為B)勁度系數(shù)為k2，套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3。關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系，同學(xué)們做出了如下猜想： 甲同學(xué)：和電阻并聯(lián)相似，可能是＝＋ 乙同學(xué)：和電阻串聯(lián)相似，可能是k3＝k1＋k2 丙同學(xué)：可能是k3＝。 (1)為了驗(yàn)證猜想，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲。 (2)簡要實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)完成相應(yīng)填空。 a．將彈簧A懸掛在鐵架臺(tái)上，用刻度尺測(cè)量彈簧A的自然長度L0； b．在

7、彈簧A的下端掛上鉤碼，記下鉤碼的個(gè)數(shù)n、每個(gè)鉤碼的質(zhì)量m和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮，并用刻度尺測(cè)量彈簧的長度L1； c．由F＝________計(jì)算彈簧的彈力，由x＝L1－L0計(jì)算彈簧的伸長量，由k＝計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)； d．改變________，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b、c，并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1； e．僅將彈簧分別換為B、C，重復(fù)上述操作步驟，求出彈簧B、C的勁度系數(shù)的平均值k2、k3。比較k1、k2、k3并得出結(jié)論。 (3)圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的圖線，由此可以判斷________同學(xué)的猜想正確。 解析：(2)c.由實(shí)驗(yàn)步驟知，彈簧的彈力F等于n個(gè)鉤碼受到的重力nmg。d.多次測(cè)量求

8、平均值，可以減小誤差，所以實(shí)驗(yàn)中需要改變鉤碼的個(gè)數(shù)以改變彈簧彈力。 (3)由題圖乙可知，彈簧的伸長量相同時(shí)，F(xiàn)C＝FA＋FB，由胡克定律可得k3Δx＝k1Δx＋k2Δx，所以k3＝k1＋k2，乙同學(xué)的猜想是正確的。 答案：(2)c.nmg　d．鉤碼的個(gè)數(shù)　(3)乙 5．(2018·全國卷Ⅰ)如圖(a)，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置，簡化為圖中的指針。 現(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示，其讀數(shù)為________cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(保留3位有效數(shù)字)。 解析：標(biāo)尺的游標(biāo)為20分度，精確度為0.05 mm，游標(biāo)的第15個(gè)刻度與主尺刻度對(duì)齊，則讀數(shù)為37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm。彈簧形變量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm，砝碼平衡時(shí)，mg＝kx，所以勁度系數(shù)k＝＝ N/m≈53.7 N/m。 答案：3.775　53.7