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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課堂檢測 1．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示．下列表述正確的是(　　) A．a(chǎn)的原長比b的長 B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比 解析：圖象的橫軸截距表示彈簧的長度，l2>l1，A錯誤；圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，a的斜率大于b的斜率，B正確，C錯誤；圖象不過原點，D錯誤． 答案：B 2．[多選](1)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是(　　) A．彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D．用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等 (2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖中的(　　) 解析：(1)實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平衡． (2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x>0，所以選C. 答案：(1)AB　(2)C 3．在研究彈簧的形變與外力的關(guān)系的實驗中，將彈簧水平放置測出其自然長度，然后豎直懸掛讓其自然下垂，在其下端豎直向下施加外力F，實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的，用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出的F－x圖線如圖所示，由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，圖線不過原點的原因是由于______________． 解析：由胡克定律可知，F(xiàn)－x圖線斜率等于彈簧的勁度系數(shù)，為200 N/m.由于彈簧自身有重力，彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，就有一定的伸長量，導(dǎo)致圖線不過原點． 答案：200　彈簧自身有重力 4．(xx新課標(biāo)全國卷Ⅱ)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系．實驗裝置如圖(a)所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度．設(shè)彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時，各指針的位置記為x.測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80 m/s2)．已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60，整個彈簧的自由長度為11.88 cm. P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1/k(m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7 　(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①________，②________. (2)以n為橫坐標(biāo)，1/k為縱坐標(biāo)，在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上畫出1/k－n圖象． (3)圖(b)中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點．若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k＝________N/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k＝________N/m. 解析：本題主要考查力學(xué)設(shè)計性實驗，意在考查考生獨立完成實驗和設(shè)計實驗的能力． (1)k＝ N/m＝81.7 N/m，＝0.012 2 m/N. (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點，并用一條直線將這些點連接起來即可． (3)由圖象上取兩點即可求得k＝ N/m，而＝，解得k＝ N/m. 答案：(1)81.7　0.012 2　(2)1/k－n圖象如圖所示 (3)(～均可) (～均可) 5．為了探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系，某同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示圖象． (1)從圖象上看，該同學(xué)沒能完全按照實驗要求做，從而使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線是因為________________． (2)這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為________N/m和________ N/m；若要制作一個精確程度較高的彈簧測力計，應(yīng)選彈簧________． (3)從上述數(shù)據(jù)和圖線中分析，請對這個研究課題提出一個有價值的建議． 建議：________________________________________. 解析：(1)在彈性范圍內(nèi)彈簧的彈力與形變量成正比，超過彈簧的彈性范圍，則此規(guī)律不成立，所以所給的圖象上端成為曲線，是因為形變量超過彈簧的彈性限度． (2)甲、乙兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為： k甲＝＝ N/m＝66.7 N/m k乙＝＝ N/m＝200 N/m. 要制作一個精確程度較高的彈簧測力計，應(yīng)選用一定的外力作用時，形變量大的彈簧，故選甲彈簧． (3)建議：實驗中鉤碼不能掛太多，應(yīng)控制在彈性限度內(nèi)． 答案：(1)形變量超過彈簧的彈性限度　(2)66.7　200　甲　(3)見解析 6．在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示．所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度．再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度． (1)有一位同學(xué)通過以上實驗測量后，把6組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖中描點如圖乙所示，請作出F－L圖線． (2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m. (3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù))． (4)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較． 優(yōu)點在于：___________________________________________； 缺點在于：___________________________________________. 解析：(1)用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示： (2)彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知：L0＝510－2 m＝5 cm. 勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k＝20 N/m. (3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表： 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 彈力F/N 彈簧的長度 L/10－2 m 彈簧的伸長 量x/10－2 m (4)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響． 缺點是：彈簧與刻度尺及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差增大． 答案：(1)見解析　(2)5　20　(3)見解析 (4)避免彈簧自身所受重力對實驗的影響　彈簧與刻度尺及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差增大