高考物理一轮总复习课时规范练09 探究弹力和弹簧伸长的关系.docVIP

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课时规范练9探究弹力和弹簧伸长的关系

《课时规范练》P344

1.(四川成都模拟)一名同学利用如图甲所示装置做测定弹簧的劲度系数的实验。

甲

乙

(1)下列实验步骤的正确顺序为(填实验步骤前的字母);?

A.以弹簧长度L为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数据(L,m)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;

B.记下弹簧下端不挂钩码时,其下端指针在刻度尺上指示的刻度L0;

C.将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码,待钩码静止后,读得弹簧下端指针指示的刻度,然后取下钩码;

E.由图象找出m与L间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式,求出弹簧的劲度系数。

(2)利用实验得到的数据作图,得到如图乙所示的F-L图象。由图象可知:弹簧原长L0=cm,由此求得弹簧的劲度系数k=N/m。?

答案:(1)CBDAE(2)3.0200

解析:(1)先安装铁架台并固定弹簧和刻度尺,测量出此时弹簧下端对应刻度,以此悬挂不同个数钩码,并测量静止后弹簧下端对应刻度,建立坐标系并根据数据作图,最后根据图象得出相应结论,故顺序为CBDAE。

(2)由坐标轴可知,拉力为零时,弹簧处于原长,长度为3.0cm;由F=kΔx代入数据可求劲度系数为k=FΔx

2.如图甲,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,简化为图甲中的指针。

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0.100kg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9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m。(保留3位有效数字)?

答案:3.77553.7

解析:主尺读数3.7cm,即37mm,游标尺第15格与主尺某刻度对齐,所以总读数为37mm+15×0.05mm=37.75mm=3.775cm;

由F=kΔx得

k=FΔx=mg

答案:4.85025.0在弹性限度内多测量几组数据,作出F-L图象,利用图象计算劲度系数

解析:游标尺的精度为0.05mm,由图可读出示数为48mm+10×0.05mm=48.50mm=4.850cm。

由钩码受力平衡得F=mg,根据胡克定律,轻弹簧的劲度系数k=ΔFΔL

在弹性限度内多测量几组数据,作出F-L图象,利用图象计算劲度系数可减小误差。

4.某同学在探究弹力和弹簧伸长的关系时的实验装置如图所示,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,弹簧不挂物体时下端指针所指的刻度为x0,在弹簧下用足够长的轻质细线挂上4个相同的钩码(弹簧处于弹性限度内),静止置于烧杯内,控制阀门S通过细胶管向烧杯中缓慢注水,依次浸没4个钩码,记录每浸没一个钩码时指针所指的刻度x1、x2、x3、,重力加速度为g,以xn为纵坐标,n为横坐标建立坐标系,作出xn和浸没钩码个数n的关系图象,求得图象斜率为a,纵截距为b,则该弹簧的劲度系数为,每个钩码所受浮力为。(用a、b、m、g和x0表示)?

答案:4mg

解析:设每个钩码所受浮力为F,由题意可列关系式k(g-nF,则xn=-Fkn+4mgk+x0,解得k=4mgb

5.某同学利用图甲所示装置来研究弹簧弹力与形变量的关系。设计的实验如下:A、B是质量均为m0的小物块,A、B间由轻弹簧相连,A的上面通过轻绳绕过两个定滑轮与一个轻质挂钩相连。挂钩上可以挂上不同质量的物块C。物块B下放置一压力传感器。物块C右边有一个竖直的直尺,可以测出挂钩下移的距离。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度g取9.8m/s2。实验操作如下:

甲

乙

A.不悬挂物块C,让系统保持静止,确定挂钩的位置O,并读出压力传感器的示数F0。

B.每次挂上不同质量的物块C,用手托住,缓慢释放。测出系统稳定时挂钩相对O点下移的距离xi,并读出相应的压力传感器的示数Fi。

C.以压力传感器示数为纵坐标,挂钩下移距离为横坐标,根据每次测量的数据,描点作出F-x图象如图乙所示。

完成下列问题:

(1)由图象可知,在实验误差范围内,可以认为弹簧弹力与弹簧形变量成(选填“正比”“反比”或“不确定关系”);?

(2)由图象可知:弹簧劲度系数k=N/m。?

答案:(1)正比(2)98

解析:(1)对B分析,根据平衡条件有F弹+m0g=F,可知F与F弹为线性关系,又F与x为线性关系,且弹簧形变量与x相等,可知弹簧的弹