《高考物理考点练习7.4 探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系提高篇解析版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理考点练习7.4 探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系提高篇解析版（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 物理力学实验专题7.4 探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系（提高篇）1.（2019全国高考模拟卷14）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系；实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0，P1，P2，P3，P4，P5，P6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，P0指向0刻度；设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg砝码时，各指针的位置记为x；测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为
2、9.80m/s2）.已知实验所用弹簧的总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.（1）将表中数据补充完整：_，_；（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图像；（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点；若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=_N/m.【参考答案】（1）81.7 （1分）0.0122 （1分）（2）如图所示（2分） （3）(N/m)(在之间均可) （1分）(在之间均可)（1分）【名师解析】（1）N/m=81.7
3、 N/m，故m/N=0.0122m/N（2）如图所示（3）由图线可得其斜率为：故直线满足即(N/m) (在之间均可) 由于60匝弹簧总长度为11.88cm；则n匝弹簧的为l0满足，代入得：(在之间均可)2.某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中，按示意图所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指针P，实验时的主要步骤是：将指针P移到刻度尺l015.00 cm处，在弹簧挂钩上挂上200 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指针P移到刻度尺l0210.00 cm处，在弹簧挂钩上挂上250 g的钩码，静止时读出指针所指刻
4、度并记录下来；取下钩码，将指针P移到刻度尺l0315.00 cm处，在弹簧挂钩上挂上50 g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；重复步骤，在每次重复时，都将指针P下移5.00 cm，同时保持挂钩上挂的钩码质量不变将实验所得数据记录、列表如下：次数弹簧原长l0x/cm弹簧长度lx/cm钩码质量mx/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根据实验步骤和列表数据，回答下列问题：(1)重力加速度g取10 m/s2.在实验步骤中，弹簧的原长为15.00 cm时，其劲度系数为30 N/m.(2)同一根弹簧的
5、原长越长，弹簧的劲度系数C(弹簧处在弹性限度内)A不变B越大C越小【参考答案】（1）30 （2）C【名师解析】 (1)弹簧的原长为l0315.00 cm时，挂钩上钩码的质量为m350 g，所受拉力F3m3g0.5 N，弹簧长度l316.67 cm，弹簧伸长x3l3l031.67 cm.根据胡克定律，F3k3x3，解得k330 N/m.(2)弹簧的原长为l0525.00 cm时，挂钩上钩码的质量为m550 g，所受拉力F5m5g0.5 N，弹簧长度l530.56 cm，弹簧伸长x5l5l055.56 cm.根据胡克定律，F5k5x5，解得k59 N/m.由此可知，同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度
6、系数越小，选项C正确3图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)所得数据记录在下列表格中： 拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为 cm；(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象；(3)由图象求出该弹簧的劲度系数 N/m、弹簧的原长为 cm.(均保留三位有效数字)【参考答案】：（1）63.60(63.5863.62)（2）如
7、图所示（3）24.8(24.625.0) 55.2(55.155.3)【名师解析】根据F与x的关系图象的斜率表示劲度系数得出。4某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图1所示，则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为 _N/m.(2)为了用弹簧测定两木块A、B间的动摩擦因数，两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案 更合理甲方案中，若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0 N，b的示数为11.0 N，则A、B间的动摩擦因数为 .【参考答案】（
8、1）300（2）甲 0.3【名师解析】：(1)由题图可知，当弹力为F060 N，弹簧的伸长量x0LL020 cm0.2 m，由胡克定律得弹簧的劲度系数k N/m300 N/m.(2)甲、乙两种方案，在拉着A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不准，甲方案中的a是不动的，指针稳定，便于读数，甲方案更合理a的拉力与A对B的滑动摩擦力f平衡，由于a示数为6.0 N，即fF6.0 N，A、B间的动摩擦因数0.3.5.将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看成一根新弹簧，设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1，原细弹簧(记为B)劲度系数为k2，套成的新弹
9、簧(记为C)劲度系数为k3.关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：和电阻并联相似，可能是乙同学：和电阻串联相似，可能是k3k1k2丙同学：可能是k3(1)为了验证猜想，同学们设计了相应的实验(装置见图甲)(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；由F 计算弹簧的弹力，由xL1L0计算弹簧的伸长量，由k计算弹簧的劲度系数；改变钩码的个数，重复实验步骤、，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；仅将弹簧分别换为B
10、、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3.比较k1、k2、k3并得出结论(3)图乙是实验得到的图线，由此可以判断 同学的猜想正确【参考答案】（2）nmg （3）乙【名师解析】：(2)由步骤知，弹簧的弹力等于钩码的总重力，即Fnmg，由步骤知，可以建立F与x的关系式，要想多得几组数据，就需改变钩码的个数(3)题图乙得到的实验图线的斜率为弹簧的劲度系数，由图中数据得k3k2k1，所以乙同学的猜想正确6.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数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
11、落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2； ；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 .测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1图3-3实验中，L3和L2两个值还没有测定，请你根据图3-3将这两个测量值填入记录表中。为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差
12、值：d1=L4-L0=6.90cm，d2=L5-L1=6.90cm，d3=L6-L2=7.00cm。请你给出第四个差值：d4= cm。根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量L。L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L ，代入数据解得L cm。计算弹簧的劲度系数k N/m。（g取9.8m/s2）【名师解析】通过对记录表中数据分析可知，使用刻度尺为毫米刻度尺，记录数据时应该估读到0.1mm，所以在记录时有误的是L5 和L6。根据图示的刻度尺可读出L3=6.85cm，和L2=14.05cm。第四个差值：d4= L7- L3=14.05cm-6.85cm=7.20cm；由题意可知，d
13、1=L4-L0=4L，d2=L5-L1=4L，d3=L6-L2=4L，d4= L7- L3=4L，L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L，代入数据解得L1.75cm。50g砝码的重力F=mg=0.49N，由胡克定律F=kL解得弹簧的劲度系数k28N/m。【参考答案】L5 L6 6.85 14.05 L 7- L 37.20 1.75 28【点评】此题以探究弹力和弹簧伸长的关系实验切入，意在考查刻度尺读数、数据规范记录、逐查法处理实验数据、胡克定律及其相关知识。注解：此题给出的测量记录表数据，保留了0.1mm位，说明刻度尺最小刻度为毫米。逐查法是减小测量偶然误差的方法之一。7.(2019湖南
14、四大名校联考)橡皮筋像弹簧一样，也遵守胡克定律，即在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，可表达为F=kx，某同学用铁架台、刻度尺、钩码和待测橡皮筋组成如图所示装置，测定橡皮筋的劲度系数，是通过改变钩码个数测得一系列弹力F与橡皮筋总长度x的值，并作出F一x图象如图请回答下列问题：题3-6图 （1）若将图线延长与F轴相交，该交点的物理意义是 。（2）由图线计算得该橡皮筋的劲度系数为 ；（3）橡皮筋的劲度系数的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明k=YS/L，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。已知该实验所测橡皮筋未受到拉力时圆形横截面的直径D=4.00 mm，则其杨氏模量Y= 。【参考答案】(1)相当于弹簧压缩1cm时的弹力（2）24N/m（3）1.15105Pa。【名师解析】(1) 由图线可知，橡皮筋原长为6cm。若将图线延长
