浙江专版2025届高考物理一轮总复习第2单元相互作用实验练2探究弹簧弹力与形变量的关系.docxVIP

实验练2探究弹簧弹力与形变量的关系

1.(2023浙江金丽衢十二校高三三模)某兴趣小组为了研究系头发用的普通橡皮筋产生的弹力与其伸长量之间的关系。分别用细绳系在橡皮筋的两端,一端系在墙上的钉子上,另一端挂小桶,装置如图甲所示。

甲

①挂上重为G0=0.05N的小桶(可用沙子配重)后,测出橡皮筋的伸长量。

②撤去小桶看橡皮筋是否回到原来位置,以保证橡皮筋在弹性限度内;在小桶内加入一个重为G0的重物后,再测出橡皮筋的伸长量。

③重复步骤②,测量多组数据如下表所示。

实验次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

弹力F/(10-2N)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

伸长量x/(10-3m)

0

4

9

12

17

21

28

35

44

55

(1)选择前6组数据,作F-x图像如图乙所示,6个点几乎落在同一条过原点的直线上,由图乙可知,当橡皮筋伸长量较小时,橡皮筋产生的弹力与橡皮筋的伸长量之间近似满足胡克定律,则橡皮筋的劲度系数为k=N/m(结果保留两位有效数字)。?

乙

(2)选择全部数据,作F-x图像如图丙所示,可知随着橡皮筋伸长量的增加,橡皮筋的劲度系数(选填“增加”“减小”或“不变”)。?

丙

(3)通过以上分析,可得出实验结论为。?

2.(2023浙江衢州期末)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,按实验要求组装好实验器材,待弹簧自由下垂并静止时,测出弹簧的长度,如图甲所示,其大小为l0=cm;?

在弹簧的弹性限度内,依次在弹簧下端挂上1个钩码、2个钩码、3个钩码(已知1个钩码的质量为50g)……每一次在钩码处于静止时测出弹簧的长度l,以所挂钩码的个数n为纵坐标,以弹簧长度l为横坐标,建立坐标系,并将测量得到的数据在坐标系中描点,如图乙所示,在图乙中描出不挂钩码的点并作出n-l关系图像,求出弹簧的劲度系数为N/kg(计算结果保留三位有效数字)。?

考虑到重力对竖直放置弹簧的影响,该实验方案得到的弹簧劲度系数与实际值相比(选填“偏小”“相同”或“偏大”)。?

3.(2023浙江宁波高三二模)在“探究弹簧弹力与形变量之间关系”的实验中

(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在(选填“水平”或“竖直”)方向;?

(2)弹簧自然悬挂,待弹簧稳定时,长度记为L自,弹簧下端挂上砝码盘稳定时,长度记为L0,在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧稳定时长度依次记为L1至L6,数据如下表,表中有一个数值记录不符合规范,其长度符号为;?

长度符号

L自

L0

L1

L2

L3

L4

L5

L6

数值/cm

26.35

27.35

29.35

31.30

33.4

35.35

37.40

39.30

(3)以砝码的质量为纵轴,弹簧总长度与L0的差值为横轴建立直角坐标系,根据表中数据描绘出m-t图像;

(4)根据m-x图像计算可得该弹簧的劲度系数为N/m(结果保留两位有效数字,重力加速度g取10m/s2)。?

4.(2023浙江高三选考模拟)一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数是否与被截断前相同?为了弄清楚这个问题,物理兴趣小组的同学们设计了这样一个实验:如图甲所示,将弹簧的一端固定在水平桌面O点处的挡板上,在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针a和b,弹簧处于原长状态。然后用细线系住弹簧右端并绕过光滑定滑轮,细线另一端系有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺,使刻度尺零刻度线与O点对齐。(已知每个钩码的重力均为0.1N)

Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度,然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个钩码…,同时记录每次指针b所指的刻度xb,并计算出其长度的变化量Δxb;

Ⅱ.在弹簧处于原长状态下,在a处将弹簧截成相同的两段后,以a端作为弹簧的最右端重复上述实验步骤,记录每次a指针所指的刻度xa,并计算出其长度的变化量Δxa;

(1)以钩码重力为纵坐标,Δx为横坐标建立如图乙所示的坐标系,并根据实验所得数据,作出了如图乙所示的两条图线。

(2)根据图乙可知,Oa段弹簧的劲度系数k1=N/m,Ob段弹簧的劲度系数k2=N/m。(结果保留一位小数)?

(3)由本实验可知,一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将(选填“增大”“减小”或“不变”)。?

5.某学习小组利用如图甲所示的实验装置测量圆形橡皮筋的弹性模量,在弹性限度内,橡皮筋像弹簧一样,弹力大小F与伸长量x成正比,即F=kx,k值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=Y,其中Y在材料力学上称之为弹性模量。

(1)在国际单位制中,弹性模量Y的单位应该是。?