第2章 实验2　探究弹力和弹簧伸长的关系-2022高考物理【创新思维】一轮总复习课时作业（人教版）

实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系 1．(2018·高考全国卷Ⅰ)如图甲，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。 现要测量图甲中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图乙所示，其读数为 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为 N/m(保留三位有效数字)。 解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为 37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm 弹簧形变量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm 砝码平衡时，mg＝kx 所以劲度系数k＝ N/m≈53.7 N/m。＝ 答案：3.775　53.7 2．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如图所示。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/N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x/cm 57.02 58.01 59.00 60.00 61.03 62.00 (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为 N/m，弹簧的原长为 cm。(均保留三位有效数字) 解析：(1)由图可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm，故读数为63.60 cm。 (2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示： (3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k＝ N/m＝25.0 N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长为55.2 cm。＝ 答案：(1)63.60　(2)见解析　(3)25.0　55.2 3．某同学在探究弹力和弹簧伸长的关系时的实验装置如图所示，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，弹簧不挂物体时下端指针所指的刻度为x0，在弹簧下用足够长的轻质细线挂上4个相同的钩码(弹簧处于弹性限度内)，静止置于烧杯T内，控制阀门S通过细胶管向烧杯中缓慢注水，依次浸没4个钩码，记录每浸没一个钩码时指针所指的刻度x1、x2、x3、x4，已知每个钩码的质量为m，重力加速度为g，以xn为纵坐标，n为横坐标建立坐标系，作出xn和浸没钩码个数n的关系图象，求得图线斜率为a，纵截距为b，则该弹簧的劲度系数为 ，每个钩码所受浮力为 。(用a、b、m、g和x0表示) 解析：设每个钩码所受浮力为F，由题意可列关系式k(xn－x0)＝4mg－nF，则xn＝－。，F＝＋x0，解得k＝n＋ 答案：　 $