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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 第4講 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 新人教版 1．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是(　　)． A．彈簧被拉伸時(shí)，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(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量 D．用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等 解析　本題主要考查使用彈簧時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題． 本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目，以改變彈簧的拉力，來(lái)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，所以選A、B. 答案　AB 2．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長(zhǎng)L的關(guān)系圖象，如圖1所示．根據(jù)圖象回答以下問(wèn)題． 圖1 (1)彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)_______． (2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______． (3)分析圖象，總結(jié)出彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為_(kāi)_______． 解析　由題圖知，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧長(zhǎng)10 cm，即彈簧原長(zhǎng)為10 cm；彈簧的勁度系數(shù)等于圖象的斜率，即k＝ N/m＝1 000 N/m，由數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可得彈簧彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為F＝1 000(L－0.10) N. 答案　(1)10 cm　(2)1 000 N/m　(3)F＝1 000(L－0.10) N 3．用如圖2甲所示的裝置測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)，被測(cè) 彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如下圖乙中ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如下圖乙中cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，則被測(cè)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m，掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為_(kāi)_______cm. 圖2 解析　增加一個(gè)鉤碼，彈簧的拉力增加ΔF＝mg＝0.49 N，彈簧的伸長(zhǎng)量增加Δx＝7 mm＝710－3 m，故彈簧的勁度系數(shù)為k＝＝ N/m＝70 N/m. 掛三個(gè)鉤碼時(shí)， x′＝＝ m＝2.1010－2 m ＝2.10 cm. 答案　70　2.10 4．某同學(xué)利用如圖3(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長(zhǎng)度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持________狀態(tài)． (2)他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長(zhǎng)度x的關(guān)系圖線．由此圖線可得該彈簧的原長(zhǎng)x0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m. (3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如下圖(c)所示時(shí)，該彈簧的長(zhǎng)度x＝________ cm. 圖3 解析　(1)為了刻度尺讀數(shù)準(zhǔn)確，要求刻度尺保持豎直．(2)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，可知：圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長(zhǎng)，即x0＝4 cm；圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，代入數(shù)據(jù)得x＝10 cm. 答案　(1)豎直　(2)4　50　(3)10 5．某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0＝4.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示. 鉤碼個(gè)數(shù) 1 2 3 4 5 彈力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 彈簧的長(zhǎng)度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖4中作出Fx圖線； 圖4 (2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k＝________N/m； (3)圖線與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是_________________________________________. 解析　(1)用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長(zhǎng)量的關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)誤差，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描成的點(diǎn)有時(shí)不會(huì)完全在一條直線上．這時(shí)所作直線應(yīng)盡量多的通過(guò)這些點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)盡量均勻分布在所作直線兩側(cè)．明顯與其他的點(diǎn)相差很遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍去．該題中所給出數(shù)據(jù)恰好可以在一條直線上，所以直接描點(diǎn)由刻度尺作圖即可． (2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比．由ΔF＝kΔx得k＝＝50 N/m，即圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)． (3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時(shí)的長(zhǎng)度與平放時(shí)的長(zhǎng)度不一樣，平放時(shí)稍短一些．量取L0時(shí)，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺(tái)上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長(zhǎng)． 答案　(1)如下圖所示 (2)50　(3)彈簧自身重力的影響