2019版高考物理一轮复习实验增分专题2探究弹力和弹簧伸长的关系对应演练

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1、实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系对应演练·迁移运用1．某同学利用如图甲装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持__竖直__状态．(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图象．由此图象可得该弹簧的原长x0＝__4__cm，劲度系数k＝__50__N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝__10__cm.解析　(2)x0为题乙图中F＝0时的x值，即x0＝4cm.k＝＝N/m＝50N/

2、m.(3)测力计示数F＝3.0N，由题乙图知弹簧长度x＝10cm.2．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝__25.75__cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝__0.98__N(当地重力加速度g＝9.8m/s

3、2)．要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是__弹簧原长__.作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系．解析　由题图乙知l1＝25.75cm.挂两个钩码时，弹簧弹力F2＝0.98N．要测弹簧伸长量，还需要测量弹簧的原长．3．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻质弹簧如图甲连接起来进行探究．钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36(1)某次测量如图乙所示，指针示数为__15.90(有效数字位数正确，15.85～16.95均可)__c

4、m.(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为__12.45(12.20～12.80均可)__N/m(重力加速度g＝10m/s2)．由表中数据__能__(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．解析　(1)刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为15.90cm.(2)当A弹簧的弹力为FA1＝0.50N、FA2＝1.00N、FA3＝1.50N、FA4＝2.00N时，弹簧长度LA1＝15.71cm、LA2＝19.

5、71cm、LA3＝23.66cm、LA4＝27.76cm，根据ΔF＝kΔx得k1＝12.50N/m、k2＝12.66N/m、k3＝12.20N/m，所以弹簧Ⅰ的劲度系数k＝＝12.45N/m.根据表中数据可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx′，也可以根据ΔF＝k′Δx′计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算可以通过做F－x图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数)．4．某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定

6、在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.P1P2P3P4P5P6x0/cm2.044.066.068.0510.0312.01x/cm2.645.267.8110.3012.9315.41n

7、102030405060k/(N/m)163①56.043.633.828.8/(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347(1)将表中数据补充完整：①__81.7__，②__0.012_2__.(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出－n图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝__(在～之间均正确)__N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为

8、k＝__(在～之间均正确)__N/m.解析　(1)由胡克定律有k＝＝N/m≈81.7N/m，故有≈0.0122m/N.(2)作图过程略，图见答案．(3)因－n图线是一条过原点的直线，由图可得图线的斜率约为5.71×10－4m/N，故有＝5.71×10－4×n，即k＝(N/m)，由表中n与x0数据可知弹簧的圈数n与原长l0的关系为n＝500l0，故k＝＝(N/m)．答案　(