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1、(新課標(biāo))2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題二 相互作用 牛頓運動定律 綜合技能演練2-1-4
1.某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗,設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置.他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,然后在彈簧下端依次掛1、2、3、4、5個鉤碼,待靜止時,測出彈簧相應(yīng)的總長度.每只鉤碼的質(zhì)量都是10 g.實驗數(shù)據(jù)見下表(彈力始終未超過彈性限度,g取10 N/kg).
鉤碼質(zhì)量/g
0
10
20
30
40
50
彈簧總長度/cm
5.00
5.50
6.00
6.50
7.00
7.50
彈力大小/N
0
0.1
0.2
0.3
0.4
2、0.5
(1)試根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù),在給定的圖(b)所示的坐標(biāo)紙上,作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度l之間的函數(shù)關(guān)系圖象.
(2)圖象跟l坐標(biāo)軸交點的物理意義是________________.
該彈簧的勁度系數(shù)k是________N/m.
[解析] (1)描點作出圖象,如圖所示.
(2)圖象跟l坐標(biāo)軸交點的物理意義是表示彈簧原長.由圖象可知,彈簧的勁度系數(shù)應(yīng)等于直線的斜率,即k==20 N/m.
[答案] (1)見解析圖 (2)表示彈簧原長 20
2.如圖甲所示,用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.
(1)為完成實驗
3、,還需要的實驗器材有:________.
(2)實驗中需要測量的物理量有:_____________________.
(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線,由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點的原因是由于_______.
(4)為完成該實驗,設(shè)計的實驗步驟如下:
A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo),以彈力為縱坐標(biāo),描出各組(x,F(xiàn))對應(yīng)的點,并用平滑的曲線連接起來;
B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0;
C.將鐵架臺固定于桌子上,并將彈簧的一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺;
D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個…鉤碼
4、,并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度,并記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼;
E.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式.首先嘗試寫成一次函數(shù),如果不行,則考慮二次函數(shù);
F.解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義;
G.整理儀器.
請將以上步驟按操作的先后順序排列出來:________.
[解析] (1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量.(2)根據(jù)實驗原理,實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的彈簧長度.(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個點,代入F=kx可得k=200 N/m,由于彈簧自身存在重力,使得彈簧不加外力時就有
5、形變量.(4)根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.
[答案] (1)刻度尺 (2)彈簧原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的彈簧長度 (3)200 彈簧自身存在重力 (4)CBDAEFG
3.(2017·商丘模擬)(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系實驗時,得到如圖a所示的F-L圖象,由圖象可知:彈簧原長L0=________cm,求得彈簧的勁度系數(shù)是k=________N/m.
(2)按如圖b的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G=1 N),使(1)中研究的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖b,則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________cm.由此可推測圖b中所掛鉤碼的個數(shù)為__
6、______個.
[解析] (1)由胡克定律F=k(L-L0),結(jié)合題圖a中數(shù)據(jù)得:
L0=3.0 cm,k=200 N/m.
(2)由題圖b知指針?biāo)究潭葹?.50 cm,由F=k(L0-L),可求得此時彈力為:F=3 N,故所掛鉤碼的個數(shù)為3個.
[答案] (1)3.0 200 (2)1.50 3
4.在測量彈簧的勁度系數(shù)時,將彈簧自然懸掛,長度記為L自,彈簧下端掛上砝碼盤時,長度記為L0;在砝碼盤中每次增加10 g砝碼,彈簧長度依次記為L1至L6,數(shù)據(jù)如下表:
代表符號
L自
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
數(shù)值(cm)
5.35
7.35
7、9.35
11.30
13.4
15.35
17.40
19.30
(1)表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號為________.由表可知所用刻度尺的最小分度為________.
(2)如圖所示是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖線,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L自”或“L0”).
(3)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m;通過分析圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度g取9.8 m/s2).
[解析] (1)刻度尺的最小分度為1 mm,長度L3記錄不規(guī)范.(2)從題圖中看出x=0時,m=0,即不放砝碼時所對應(yīng)的橫軸是彈簧長度與L0的差值.(3)彈簧的勁度系數(shù)k== N/m=4.9 N/m,根據(jù)胡克定律得F=kΔx=4.9×(0.0735-0.0535)N=0.098 N,砝碼盤的質(zhì)量為 kg=10 kg.
[答案] (1)L3 1 mm (2)L0 (3)4.9 10