专题10 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系——2022年高考物理一轮复习小题多维练（江苏专用）

2022年高考物理一轮复习小题多维练（江苏专用） 专题10 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系 （时间：30分钟） 1、实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”的实验，采用如图甲所示的装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出了小盘中砝码重力随弹簧伸长量变化的图像如图乙所示。 (1)利用图像乙，可求得该弹簧的劲度系数为______； (2)利用图像乙，可求得小盘的重为______，小盘的重力会使弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比______。 【答案】 200 1 不变 【解析】 (1)利用图像乙，可求得该弹簧的劲度系数为 (2)利用图像乙，可求得小盘的重为 小盘的重力不会影响图像的斜率，则弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比不变。 2、利用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．所用的钩码每只的质量为30 g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=10 m/s2） 记录数据组 1 2 3 4 5 6 钩码总质量（g） 0 30 60 90 120 150 弹簧总长（cm） 6．00 7．11 8．20 9．31 10．40 11．52 （1）实验需要的器材，除铁架台、弹簧、钩码若干、坐标纸、重垂线、铅笔之外，还需要的一件器材是_____________． （2）根据表中所列6组数据，在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线_________． （3）根据所画函数图线，求出弹簧的劲度系数为______N/m．（保留两位有效数字） （4）某同学画图象时横轴没取弹簧总长，而是取了弹簧的伸长量，结果其图线仍然没有经过坐标原点，如图所示，请你帮他分析图线不过坐标原点的原因是___________． 【答案】 刻度尺（或米尺） 如图所示 27 弹簧自身重力的影响 【解析】 （1）需要刻度尺测量弹簧的总长，故答案为刻度尺 （2）弹簧弹力与弹簧总长度L的关系图线如图所示： （3）图线的斜率表示弹簧的劲度系数 （4）图线不过原点的原因是弹簧自身有重力，竖直悬挂时的长度大于水平放置时的长度 3、某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮图的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数（圈中张力与整圈形变量之比）。他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示： 钩码质量 20 40 60 80 100 120 P点刻度值 5.53 5.92 6.30 6.67 7.02 7.40 （1）请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出图象；（_________） （2）作出图象后，同学们展开了讨论： 甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律； 乙同学认为：图象的斜率k即为橡皮圈的劲度系数； 丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力； …… 请参与同学们的讨论，并根据图象数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为___________，橡皮圈的劲度系数约为___________（重力加速度g取，结果保留三位有效数字）。 （3）若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将___________（选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”）；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将___________（选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”）。 【答案】 见解析 10.40 54.5 不受影响 偏小 【解析】 (1)描点作出图象如图所示 (2)由图象可知，橡皮圈不拉伸时P点距离O点的距离约为5.20cm（5.10cm~5.40cm），则橡皮圈的总周长约为10.40cm（10.20cm~10.80cm）。 由图象可知，橡皮圈的劲度系数，则有 (3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响，因为计算劲度系数时考虑的是橡皮筋的伸长量而不是长度。 若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，会使读数偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小。 4、某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。 （1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持______状态； （2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x