新高考物理一轮复习跟踪训练第10讲 探究弹簧弹力与形变量的关系（解析版）.docVIP

第10讲探究弹簧弹力与形变量的关系

（模拟精练+真题演练）

1．（2023·湖南·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度，通过分析数据得出实验结论。

（1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做依据的物理规律是______。

（2）以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F－L图像，如图乙所示。由图像可知，弹簧自由下垂时的长度L0=______cm，弹簧的劲度系数k=______N/m。（结果均保留2位有效数字）

（3）该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，某次测量时弹簧测力计的指针如图丙所示，弹簧测力计所测力的大小F=______N。

【答案】共点力的平衡条件4.01.0×1028.00

【详解】（1）[1]钩码静止时其所受重力大小等于弹力的大小，这样做依据的物理规律是共点力的平衡条件。

（2）[2][3]根据胡克定律F=k(L－L0)可得题图乙的F—L图像的横截距即为弹簧的自然长度L0，斜率即为弹簧的劲度系数k，所以可得L0=4.0cm；SKIPIF10

（3）[4]题图丙中弹簧测力计的示数为F=8.00N。

2．（2023秋·重庆渝中·高三重庆市求精中学校开学考试）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验

(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为______cm；

(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是______；（填选项前的字母）

A．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，

①图线未过坐标原点，造成这种现象的主要原因是______。

②图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是______。

【答案】6.93（±0.02）B弹簧自身重力造成了弹簧的伸长钩码重力超过了弹簧的弹性限度

【详解】(1)[1]由题图乙知，读数为14.66cm，所以弹簧伸长量为SKIPIF10读数可以有正负0.02误差；

(2)[2]AB．若随意增减钩码，会使作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码。

故选B。

(3)[3]因为弹簧自身有重力，未挂钩码时，弹簧重力造成了弹簧的伸长，所以图线未过坐标原点；

[4]在AB段出现弯曲，是因为钩码重力超过了弹簧的弹性限度。

3．（2023·湖北·校联考模拟预测）某实验小组利用图（a）所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。实验中使用J2110螺旋弹簧，该弹簧在自然状态下有一定的收缩力。实验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自然下垂时下端的示数（L）。在弹簧的下端悬挂不同质量（m）的钩码，记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中，计算对应的弹簧伸长量x的值。

SKIPIF10

0

10

20

30

40

50

60

70

SKIPIF10

10.50

10.50

10.50

10.50

10.75

11.40

12.20

13.25

SKIPIF10

0

0

0

0

0.25

0.90

1.70

2.75

SKIPIF10

80

90

100

110

120

130

140

150

SKIPIF10

14.30

15.35

16.4

17.50

18.65

19.65

20.75

21.85

SKIPIF10

3.80

4.85

5.90

7.00

8.15

9.15

10.25

11.35

（1）图（b）是根据上表数据绘制的“SKIPIF10”图线，其中SKIPIF10段为曲线、SKIPIF10段为直线，则该弹簧在_________段满足胡克定律（选填“SKIPIF10”“SKIPIF10”或“SKIPIF10