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1、（讲练测）2017年高考物理一轮复习专题08探究弹力与弹簧伸长之间的关系（测）（含解析）专题08 探究弹力与弹簧伸长之间的关系（测）【满分：110分时间：90分钟】实验题（共10小题，每题11分）1（1）某同学用一把游标卡尺上有50个小等分刻度的游标卡尺测量摆球直径，由于被遮住，只能看见游标的后半部分，如图所示，该摆球直径为 mm（2）为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出（g9.8 m/s2）弹簧的劲度系数为 N/m【答案】（1）17.00；（2）（2）根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上
2、在同一条直线上可以判定m和l间是一次函数关系画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧，如图所示：由胡克定律得：。【名师点睛】解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，主尺读数加上游标读数，不需估读；描线时要将尽可能多的点画在直线上，少数的点尽可能平均的分布于直线两侧，在应用胡克定律时，要首先转化单位，知道图线的斜率即为弹簧的劲度系数。ks5u2某同学在使用弹簧测力计时发现，测力计的挂钩是通过一块三角片和弹簧连接的，如图12甲所示，他觉得这个三角片除了用来挂测力计的挂钩外还有调整弹簧工作长度（正常使用时只有三角片以上的弹簧产生弹力）的作用，在测力计不准时可以通过它
3、来进行调节。为了研究弹簧的劲度系数与其长度的关系，他另找一弹簧按图乙所示装置进行实验：把均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针、分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处，通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置。指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为；挂有质量为的砝码时，各指针的位置记为。测量结果如下表所示：利用所得实验数据进一步计算每一段弹簧的伸长量，请将下表中的数据补充完整。在一定的误差允许范围内，由以上数据可以得到的结论是：在相同拉力作用下弹簧的伸长量与弹簧的原长，进一步分析可知：弹簧的劲度系数与弹簧原长。一把弹簧测力计在使用过程中发现，在校正零点后的测量值
4、总是大于实际值，如果需要把它调准，应该调节三角片的位置使弹簧的工作长度。【答案】1.20， 2.35， 2.95，成正比，成反比，变短【名师点睛】本题关键根据胡克定律得到弹簧弹力和长度的关系公式，分析表格数据得到图象的物理意义，最后结合图象求解劲度系数。3橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应为A、N B、m C、N/m D、（2）某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像
5、可求得该橡皮筋的劲度系数k=_ N/m（3）若橡皮条的原长为10.0cm，面积为1.0，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是_（只填数字，单位取（1）中正确单位，结果保留两位有效数字）【答案】（1）D（2）（3）【解析】（1），所以杨氏模量Y的单位应为，D正确；【名师点睛】本题结合图象考查了胡克定律的基础知识，是一道考查基础知识的好题要求学生具有一定的根据实验数据获取信息的能力同时要掌握F-x图线的斜率表示劲度系数4某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系，并测量弹簧的劲度系数k，做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上，当弹
6、簧自然下垂时，指针指示的刻度数记作，弹簧下端每增加一个50g的砝码时，指针示数分别记作，（1）下表记录的是该同学测出的5个值，其中未记录以砝码的数目n为纵轴，以弹簧的长度l为横轴，根据表格中的数据，在如下坐标纸中作出n-l图线（2）根据图线可知弹簧的劲度系数k=_N/m（3）根据图线可知弹簧的原长=_cm【答案】（1）如图所示（2）28（3）1.70（1.60-1.80）【解析】（1）在坐标系中描点，让直线尽可能过所有点，若不能过，让点对称分布在直线两侧即可如图所示. ks5u（3）把图线延长，与l轴的交点即为弹簧的原长，所以可得【名师点睛】弹簧测力计的原理是在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与受
7、到的拉力成正比对于实验问题，我们要充分利用测量数据求解可以减少误差5如图甲示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验（1）实验中还需要的测量工具有：_（2）如图乙示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x由图可知：图线不通过原点的原因是由于；弹簧的劲度系数k=_N/m（计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取9.8m/s2）；（3）如图丙示，实验中用两根不同的弹簧a和b，画出弹簧弹力F与弹簧长度L的FL图像下列正确的是Aa的原长比b的长 Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小 D弹力与弹簧长度成正比【答案】（1）毫
8、米刻度尺；（2）弹簧自身重力； 4.9；（3）B【解析】（1）实验中还需要的测量工具有：毫米刻度尺；（2）图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比由由图可知，当F=0时，x大于零，说明没有挂重物时，弹簧有伸长，是由于弹簧自身的重力造成的故图线不过原点的原因是由于弹簧有自重，实验中没有考虑（或忽略了）弹簧的自重（3）在图象中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，故A错误；在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，故B正确，C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误；故选B【名师点睛】此题考查探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实
9、验；根据实验的原理：测量弹簧的弹力和伸长的长度来选择器材图线的斜率即为弹簧的劲度系数由胡克定律求出K弹簧的弹力满足胡克定律F=kx，在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，横截距表示弹簧的原长。ks5u6在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧按如图所示连接起来进行探究。（1） 某次测量如图所示，指针示数为_cm。（2） 在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表格所示。用表中数据计算弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的劲度系数为_N/m（重力加速度g=10m/s2，结果均保留三位有效数字）。钩码数1234LA/cm15.7119.7123.7027.70
10、LB/cm29.9635.7641.5547.34【答案】（1）16.00 （2）12.5 27.8 【名师点睛】结合L1和L2示数的变化，可以得出弹簧形变量的变化量，结合弹力变化量，根据胡克定律能求出弹簧的劲度系数7如图所示为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针以及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺，测得在挂钩上挂上一定数量钩码时，指针在刻度尺上的读数如表已知所有钩码的质量可认为相同且为m=50g，重力加速度取，请回答下列问题：（1）与相比较有很大的区别，其可能的原因是：_（2）小刘同学通过，得：劲度系数公式请根据小刘同学的方法计算出弹簧的劲度系数
11、k=_N/m,(结果保留两位有效数字)【答案】（1）超过弹簧的弹性限度（2）32【解析】（1）只有弹簧弹性限度之内时，弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比，超过弹性限度，两者不成正比，故有可能是超出了弹簧的弹性限度，【名师点睛】本题应明确：弹簧测力计的原理是在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，对于实验问题，我们要充分利用测量数据求解可以减少误差8“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，选用的螺旋弹簧如图甲所示。（1）将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针。在弹簧下端的挂钩上挂上钩码时（每个钩码的质量都是50g
12、），指针在刻度尺上指示的刻度为x。逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码所受的重力F而变化，几次实验测得相应的F、x各点描绘在图中，如图乙，请在图中描绘出x随F变化的图象。由图象得出弹簧的劲度系数kA_N/m（结果取2位有效数字）。（2）如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能是_。A等于kB大于kAC小于kAD无法确定【答案】（1）见解析；42（4044均可） ; （2）A 【名师点睛】此题考查探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验；根据实验的原理：测量弹簧的弹力和伸长的长度来选择器材图线的斜率即为弹簧的劲度系数由胡克定律求出
13、K弹簧的弹力满足胡克定律F=kx，在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，横截距表示弹簧的原长。9几个同学合作如图所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g=9.8m/s2）钩码质量m/g0306090120150标尺刻x/102m6.007.158.349.4810.6411.79（1）根据所测数据，在图中所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线（2）作出的图线与轴交点的纵坐标值的
14、物理意义是；这种规格弹簧的劲度系数k=N/m（保留三位有效数字）【答案】(1)x/10-2 mm/g30121060901201508460（2）弹簧的自然长度（原长）为6cm；26.1（25.626.9均可）【名师点睛】此题考查探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验；根据实验的原理：测量弹簧的弹力和伸长的长度来选择器材图线的斜率即为弹簧的劲度系数由胡克定律求出K弹簧的弹力满足胡克定律F=kx，在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，横截距表示弹簧的原长。10某研究小组在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，将不同数量的钩碼挂在竖直弹簧下端进行测量，根据实验数据，利用描点法作出钩碼的重力G与弹簧的总长L的关系图像，如图所示请根据图象回答下列问题：（1）弹簧的原长为cm（2）弹簧的劲度系数为N/m【答案】【名师点睛】此题考查探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验；根据实验的原理：测量弹簧的弹力和伸长的长度来选择器材图线的斜率即为弹簧的劲度系数由胡克定律求出K弹簧的弹力满足胡克定律F=kx，在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，横截距表示弹簧的原长。- 10 - / 10
