高考物理一轮总复习课后习题 第2章 相互作用 第6讲 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系 (4).docVIP

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第6讲实验:探究弹簧弹力与形变量的关系

1.(广东广州高三校考)如图甲所示,一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图甲中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.200kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图乙所示,其读数为cm。当地的重力加速度大小为9.8m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。?

2.在我们的生活中常常用到弹簧,弹簧的“软硬”程度其实是由弹簧的劲度系数决定的。为了测量实验室两根弹簧的劲度系数,两实验小组分别做了以下实验。(计算结果均保留三位有效数字)

(1)甲组:如图所示,毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐,实验中通过改变弹簧下端所悬挂钩码的数量,改变弹簧弹力。多次实验,记录数据后描点连线得到F-l图像,由此可知该弹簧的劲度系数k=N/m。?

(2)乙组:如图所示,将另一根轻质弹簧下端固定于铁架台上,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得弹簧的劲度系数k=N/m。(g取9.80m/s2)?

砝码质量/g

50

100

150

弹簧长度/cm

8.62

7.63

6.66

(3)某共享电动车的减震弹簧的劲度系数为20000N/m,相比于实验小组的弹簧,减震弹簧是(选填“软”或“硬”)弹簧。?

3.(广东潮州模拟)某实验小组用橡皮筋探究影响其伸长量的有关因素,探究方案如下:

①取4根材料、粗细相同的橡皮筋,其中3根等长,另一根的长度只有前三根长度的一半,将它们按图示方式悬挂(其中第1组是两根并用);

②在每组下端扎线的地方各固定一个红色塑料签,并在支架衬贴的白纸上标出签的原始位置O(即橡皮筋的原长);

③先分别悬挂100g钩码,然后在橡皮筋“2”下加挂100g钩码,记下各次标签的位置,测量结果见下表:

橡皮筋编号

1

2

3

2

原长L/cm

10.00

10.00

5.00

10.00

所挂钩码质量/g

100

100

100

200

橡皮筋横截面积

2S

S

S

S

伸长量ΔL/cm

2.51

5.01

2.500

10.02

回答下列问题:

(1)以上探究过程使用了的实验方法;?

(2)伸长量ΔL在记录数据中出现错误的是(填具体数据);?

(3)根据上述探究过程,橡皮筋的伸长量与相关因素可能的关系为;?

(4)在一原长为L的橡皮筋两端施加大小为F的拉力时,橡皮筋伸长了ΔL;把它从中央剪断,取其中的一段,给两端施加2F的拉力,此时这段橡皮筋的长度为(不超过弹性限度)。?

4.如图所示,某同学设计了可以测量物体质量的“天平”。首先把两根完全一样的弹簧上端吊挂在盒子上顶面,托板A、杆B、齿条C、水平横杆D串联在一起,杆B通过小孔穿过盒子上顶面,水平横杆D与两弹簧下端点相连。另固定一齿轮,齿轮可绕自己的轴近似无摩擦转动,并与齿条C完全契合,齿轮上固定一轻质指针,指针可随齿轮转动,齿轮上方有一表盘可读出指针转过的角度。经过调校,使得托板A上不放物品时,指针恰好指在竖直向上的位置。

(1)若在托板A上放上物体,读出指针偏转了θθπ4,要求出每根弹簧伸长的增加量,仅需测量

A.弹簧劲度系数k B.物体质量m

C.齿轮直径d D.指针长度l

(2)若已知弹簧劲度系数为k,齿轮直径为d,则物体质量m与角度θ的关系式m=(重力加速度为g,所有物理量均为国际单位制单位)。?

(3)为了提高“天平”测量的精确度,可换用直径更(选填“大”或“小”)的齿轮。?

5.(重庆巴蜀中学模拟)某同学从废旧的弹簧测力计上拆下弹簧,用它来做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验。

(1)在家中贴有瓷砖的墙面,用铅垂线测量,发现瓷砖之间的竖缝是竖直的,将刻度尺平行于竖缝固定在墙面上,将弹簧挂在墙面的挂钩上,并使刻度尺的零刻度与弹簧上端平齐,如图甲所示;

(2)在弹簧下端依次悬挂n个槽码n=1,2,3…

①初始时弹簧下端未挂槽码,竖直弹簧的自然长度为L0=cm(结果保留2位有效数字);?

②实验中,若在测得图乙中P点的数据(27.0cm,10.78N)后,取下弹簧下端悬挂的所有槽码,则弹簧静止时(选填“能”或“不能”)恢复到自然长度L0;?

③在弹簧弹力从0增大至17.64N的过程中,弹簧劲度系数变化情况是;?

(3)本次实验的部分数据如下:

槽码个数n

1

2

3