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高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力课时训练
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力课时训练,共10页。试卷主要包含了8 N/kg),1 mm,读数为10,35,72,75等内容,欢迎下载使用。
第三章 相互作用——力1 重力与弹力第2课时 实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系基础过关练题组一 实验原理及注意事项1.(2020天津一中高一上期末)(多选)在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验中,下列说法中错误的是( )A.测量弹簧原长时应将弹簧平放于水平桌面B.弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近C.在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以保证弹簧处于弹性限度内D.若误将弹簧总长作为横坐标,弹力作为纵坐标,得到F-l图像,则根据该图像无法得出弹簧的劲度系数2.(2020北京平谷高一月考)某同学利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹力F与弹簧伸长量x的关系。在实验过程中,弹簧的形变始终在弹性限度内,弹簧自身质量可忽略不计。根据实验数据,他作出了F-x图像如图乙所示,据此可知 (深度解析)A.弹簧的劲度系数k=100 N/mB.弹簧的弹力F跟弹簧的长度成正比C.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比D.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成反比3.(2021福建福安一中高二上月考)“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验装置如图所示,测得弹簧未挂钩码时的长度为L0,在弹簧下端挂上一个钩码,平衡时测出弹簧的总长度为L,依次增加钩码并测出对应弹簧的总长度。已知每个钩码的质量均为m,重力加速度为g,弹簧的形变始终保持在弹性限度内。则:(1)只挂一个钩码时,弹簧的弹力大小为 (填“A”或“B”); A.mg B.2mg(2)只挂一个钩码时,弹簧的伸长量为 (填“A”或“B”); A.L B.L-L0(3)当挂上两个钩码后,弹簧的劲度系数将 (填“A”或“B”)。 A.变大 B.不变题组二 数据处理与误差分析4.(2021北京海淀高三上模拟)一个实验小组在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验中,使用了两根不同的轻质弹簧M和N,他们得到弹力与弹簧长度的关系图像如图所示,则由图可知 (深度解析)A.M的原长比N的长B.M的劲度系数比N的大C.实验过程中两弹簧都已超过了弹性限度D.弹力与弹簧长度成正比5.某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验,步骤如下:(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(填“水平”或“竖直”)。 (2)弹簧自然悬挂,待弹簧 时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1、L2、…、L6,数据如表。 代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数据/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数据记录不规范,代表符号为 。由表可知所用刻度尺的分度值为 。 (3)如图所示是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与 的差值(填“L0”或“Lx”)。 (4)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m;通过图和表知砝码盘的质量为 g。(结果保留两位有效数字,g取9.8 N/kg) 能力提升练题组 实验情景的拓展创新1.(2021陕西西安碑林高一期中,)(多选)如图甲所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图乙所示,则下列判断正确的是( )甲乙A.弹簧产生的弹力大小和弹簧的长度成正比B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200 N/mD.该弹簧受到压力时,劲度系数不变2.(2021河北张家口宣化一中高三上期中,)某同学利用图甲所示的装置测量轻弹簧的劲度系数。光滑的细杆(图中未画出)和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂钩码(实验中,每个钩码的质量均为m=20.0 g)。弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在直尺上读出。实验步骤如下:甲乙①在绳下端挂上一个钩码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆没有接触;②系统静止后,记录钩码的个数及指针的位置;③逐次增加钩码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内);④用n表示钩码的个数,l表示相应的指针位置,作出l-n图像如图丙所示。丙回答下列问题:(1)某次挂上钩码后,指针的位置如图乙所示,则此时的读数为 cm。 (2)若当地的重力加速度g=9.8 m/s2,则本实验中弹簧的劲度系数为 N/m(结果保留三位有效数字)。 3.(2021福建福州高三上期末,)在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验中,某同学把两根劲度系数分别为k1、k2的轻弹簧按如图所示连接起来进行探究。在弹性限度内,将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端,读出指针A、B的示数LA和LB并填入下表。钩码数1234LA/cm14.7218.7222.6726.75LB/cm28.8734.7640.8846.87(1)该同学认为劲度系数为k1的弹簧的顶端O必须位于刻度尺的零刻度线处,才能利用表格中的数据求出劲度系数k1,你认为他的观点正确吗?答: (选填“正确”或“不正确”)。 (2)从表格数据可以得出:k1 k2(选填“>”“=”或“<”)。 (3)该同学把这两根弹簧视为一根弹簧,接着用钩码数分别为“1”和“3”这两组数据求其等效劲度系数,求得的结果为 N/m(保留两位有效数字,g取9.8 m/s2)。
答案全解全析基础过关练1.AD 为消除弹簧自重的影响,应将弹簧竖直悬挂后测弹簧的原长,故A说法错误;弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近,故B说法正确;在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以保证弹簧处于弹性限度内,故C说法正确;将弹簧总长作为横坐标,弹簧弹力作为纵坐标,图线的斜率等于弹簧的劲度系数,故D说法错误。2.C 依据作出的F-x图像过原点,可知弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比;图像的斜率表示劲度系数的大小,由此可得k===50 N/m,故C正确,A、B、D错误。方法技巧 弹力大小的计算方法公式法利用公式F=kx计算,适用于弹性体弹力的计算平衡法如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态,求解细绳的拉力时,可用二力平衡知识得到拉力的大小等于物体重力的大小3.答案 (1)A (2)B (3)B解析 (1)只挂一个钩码时,弹簧的弹力大小等于钩码的重力大小,即弹力大小为mg,故选A;(2)只挂一个钩码时,弹簧的伸长量为ΔL=L-L0,故选B;(3)弹簧的劲度系数是由弹簧本身决定的,挂上两个钩码后,弹簧的劲度系数将不变,故选B。4.B F-l图像与横轴交点的横坐标表示弹簧的原长,故N的原长比M的长,故A错误;图像的斜率表示弹簧的劲度系数,故M的劲度系数比N的大,故B正确;弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度是一次函数关系,由题图可知,M和N的F-l图像为一次函数图像,故两弹簧都没有超过弹性限度,且弹力与弹簧长度成线性关系,不是正比关系,故C、D错误。方法技巧 利用F-l图像解答弹簧问题的方法:(1)利用图像在横轴上的截距,求弹簧的原长;(2)利用图像的斜率,求弹簧的劲度系数;(3)利用图像上的点(数据)列方程(或方程组),求解弹簧的原长或劲度系数。5.答案 (1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx (4)4.9 10解析 (1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。(2)弹簧静止时,记录原长L0;表中L3的数据与其他数据有效数字位数不同,数据记录不规范,应读至厘米位的后两位,最后一位为估计值,精确至毫米位,所以刻度尺的分度值为1 mm。(3)由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以x=L-Lx。(4)由胡克定律F=kx知,mg=k(L-Lx),图线的斜率即=,则弹簧的劲度系数k===4.9 N/m。砝码盘的质量m盘===0.01 kg=10 g。能力提升练1.BCD 由题图乙可知F=kx,即弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比,与弹簧的长度不成正比,A错误,B正确;k===200 N/m,故C正确;弹簧的劲度系数是弹簧的固有属性,不随弹力的变化而改变,故D正确。2.答案 (1)10.95(10.93~10.97均可) (2)39.2解析 (1)毫米刻度尺的分度值为1 mm,需估读到0.1 mm,读数为10.95 cm;(2)设弹簧原长为l0,弹簧的弹力为F=nmg,弹簧的伸长量为l-l0,由胡克定律可知nmg=k(l-l0),解得l=+l0,图像的斜率为 m=,解得劲度系数k=39.2 N/m。3.答案 (1)不正确 (2)< (3)8.2解析 (1)根据胡克定律F=kx(也可以写成ΔF=kΔx),可知劲度系数为k1的弹簧顶端O是否位于刻度尺的零刻度线处对测量的结果没有影响,所以该同学的观点是错误的。(2)由图可知,LB的变化量是劲度系数为k2的弹簧伸长量的变化量与劲度系数为k1的弹簧伸长量的变化量的和,结合表中的数据可知,在相等的拉力改变量下,劲度系数为k2的弹簧的伸长量的变化量较小,由ΔF=kΔx可知k1<k2。(3)由表格中的第一列与第三列数据可知,当弹力的变化量ΔF=0.98 N时,弹簧形变量的变化量为Δx=40.88 cm-28.87 cm=12.01 cm=0.120 1 m,根据胡克定律知k== N/m≈8.2 N/m。
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