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    2022版高考物理一轮复习训练:第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系

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    2022版高考物理一轮复习训练:第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系

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    二章 实验二知识巩固练习1(多选)探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中以下说法正确的是(  )A弹簧被拉伸时不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C用直尺测得的弹簧长度即弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧分别测出几组拉力与伸长量得出拉力与伸长量之比相等【答案】AB【解析】本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目,改变弹簧的拉力,以探究弹力与弹簧伸长的关系,所以AB正确2(2021届武汉名校月考)某同学利用图甲所示的装置做探究弹簧弹力大小和其长度的关系的实验(1)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线由此图线可得该弹簧的原长x0________cm劲度系数k________N/m(2)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________cm【答案】(1)4 25 (2)16【解析】(1)如果以弹簧长度x为横坐标,弹力大小F为纵坐标,作出Fx图像,那么图像与横轴的截距表示弹簧的原长,图线的斜率表示弹簧的劲度系数,所以根据图像可知,该弹簧的原长x04 cm,劲度系数k25 N/m(2)弹簧测力计的读数表示弹力的大小,即F3.0 N,所以该弹簧的长度xx016 cm3(2020年湖南名校模拟)小华在家中找到两根一样的轻弹簧PQ装有水的总质量m1 kg的矿泉水瓶刻度尺量角器和细绳等器材设计以下实验验证力的平行四边形定则取重力加速度g10 m/s2其操作如下a如图甲所示将弹簧P上端固定让其自然下垂将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度L1b如图乙所示在两弹簧间用一细线连接矿泉水瓶用一挂钩挂上挂钩上涂抹少许润滑油将细绳搭在挂钩上缓慢地拉起弹簧Q使弹簧P偏离竖直方向的夹角为60°测出弹簧Q的长度为L2及其轴线与竖直方向的夹角为θ(1)由图甲可得L1__________cm(2)则当L2__________cmθ__________就验证了力的平行四边形定则【答案】(1)17.50 (2)17.50 60°【解析】(1)由题图知,刻度尺上1 cm之间有10个小格,所以一个小格代表1 mm,即刻度尺的分度值为1 mm,根据题图甲可知,弹簧P的长度为L117.50 cm(2)若要验证力的平行四边形定则,则两个弹簧拉力的合力与重力等大反向,根据几何关系可知,若两根弹簧的拉力相等,即弹簧的长度相等,与竖直方向的夹角也相等,此时F1F2mg,即可验证力的平行四边形定则,因此L217.50 cmθ60°(题图乙的设计使瓶子挂钩能自由移动,使得弹簧受力相等)4某实验小组做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验实验时先把弹簧平放在桌面上用刻度尺测出弹簧的原长L04.6 cm再把弹簧竖直悬挂起来在下端挂钩码每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x数据记录如下表所示钩码个数12345弹力F/N1.02.03.04.05.0弹簧的长度x/cm7.09.011.013.015.0 (1)根据表中数据在下图中作出Fx图像(2)由此图像可得该弹簧劲度系数k______N/m(3)图像与x轴的交点坐标大于L0的原因是___________________________【答案】(1)如图所示 (2)50 (3)弹簧自身重力的影响【解析】(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系,由于实验误差,依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上这时所作直线应尽量多地通过这些点,并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧明显与其他的点相差很远的点应该舍去该题中所给出数据恰好可以在一条直线上,所以直接描点用刻度尺作图即可(2)在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比ΔFkΔxk50 N/m,即图线的斜率为弹簧的劲度系数(3)由于弹簧有一定重量,将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样,平放时稍短一些量取L0时,应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上,让其自然下垂,再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长综合提升练习5某同学利用图甲所示装置来研究弹簧弹力与形变的关系设计的实验如下AB是质量均为m0的小物块AB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g9.8 m/s2实验操作如下不悬挂物块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以压力传感器示数为纵轴挂钩下移距离为横轴根据每次测量的数据描点作出Fx图像如图乙所示(1)由图像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________(正比”“反比不确定关系)(2)由图像可知弹簧劲度系数k________N/m(3)如果挂上物块C的质量mC3m0并由静止释放当压力传感器的示数为零时物块C的速度v0________m/s【答案】(1)正比 (2)98 (3)1.4【解析】(1)B分析,根据平衡有FmgF,可知F与弹簧弹力呈线性关系,又Fx呈线性关系,可知弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比(2)由题意可知,Fx图像斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数,则k N/m98 N/m(3)未挂物块C时,弹簧处于压缩状态,弹力等于m0g;当压力传感器示数为零时,可知弹簧处于伸长状态,弹力为m0g,可知弹簧的压缩量和伸长量相等,则弹簧的弹性势能不变根据系统机械能守恒,(mCm0)gh(mCm0)v,将h0.2 mmC3m0代入数据解得v01.4 m/s6(2021届赣州名校质检)将两根自然长度相同劲度系数不同粗细不同的弹簧套在一起看作一根新弹簧设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1原细弹簧(记为B)劲度系数为k2套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3关于k1k2k3的大小关系同学们作出了如下猜想甲同学和电阻并联相似可能是乙同学和电阻串联相似可能是k3k1k2丙同学可能是k3(1)为了验证猜想同学们设计了相应的实验(装置见图甲)(2)简要实验步骤如下请完成相应填空a将弹簧A悬挂在铁架台上用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0b在弹簧A的下端挂上钩码记下钩码的个数n每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g并用刻度尺测量弹簧的长度L1cF________计算弹簧的弹力xL1L0计算弹簧的伸长量k计算弹簧的劲度系数d改变________重复实验步骤bc并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1e仅将弹簧分别换为BC重复上述操作步骤求出弹簧BC的劲度系数的平均值k2k3f比较k1k2k3并得出结论(3)图乙是实验得到的图线由此可以判断________同学的猜想正确【答案】(2)nmg 钩码的个数 (3)【解析】(2)根据共点力平衡可知Fnmg,改变钩码的个数,重复实验(3)由题图可知k1kA N/m25 N/mk2kB N/m37.5 N/mk3kC N/m62.5 N/m,故满足k3k1k2,故乙同学的猜想正确  

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    高考物理一轮复习实验2探究弹力和弹簧伸长的关系含答案:

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