第二章 微专题13 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系-【高考领航】2022高考物理一轮复习微专题速练

微专题13　实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 专题概述 1.实验原理：二力平衡．测弹簧长度时，一定要在弹簧和钩码静止后再测量，所挂钩码不要过重，以免超出弹簧的弹性限度． 2．数据处理 (1)列表分析法：将实验数据填入表格，分析列表中弹簧拉力F与对应弹簧的形变量Δx的关系，得出误差范围内为常数的结论． (2)图象分析法：描点作出F­Δx图象，此图象是过坐标原点的一条直线，即F和Δx成正比关系． 1．(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图甲所示的F­L图象．由图象可知：弹簧原长L0＝________ cm，由此求得弹簧的劲度系数k＝______N/m. (2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1 N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为________ cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为________个． 2．某同学想将一个弹簧改装成简易弹簧测力计，进行了如下操作(弹簧始终未超出弹性限度范围)． (1)首先将下端带指针的弹簧竖直悬挂在铁架台上，测量弹簧的原长； (2)接着，将刻度尺靠近弹簧固定．弹簧下端悬挂不同质量的物体，待静止后读出指针指着的相应刻度．该同学以悬挂物体的重力为纵坐标，弹簧的形变量为横坐标，根据测得的实验数据，作出如图所示的图象．由图象可知此弹簧的劲度系数为________N/m ； (3)然后再在刻度尺的刻度旁标注对应力的大小．如果未悬挂物体时，指针对应刻度为5 cm，则该同学应在5 cm处标注为________N，在8 cm处标注为________N. (4)最后该同学为了验证改装后的弹簧测力计标度是否准确，找了一只标准的弹簧测力计，他可以采用的方法是__________________．(只回答一种即可) 3．某同学利用图(a)的装置测量轻弹簧的劲度系数．图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂砝码(实验中，每个砝码的质量均为m＝50.0 g)．弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出．实验步骤如下： ①在绳下端挂上一个砝码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触； ②系统静止后，记录砝码的个数及指针的位置； ③逐次增加砝码个数，并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)； ④用n表示砝码的个数，l表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内． 回答下列问题： (1)根据下表的实验数据在图(b)中补齐数据点并作出l­n图象. n 1 2 3 4 5 l/ cm 10.48 10.96 11.45 11.95 12.40 (2)弹簧的劲度系数k可用砝码质量m、重力加速度大小g及l­n图线的斜率α表示，表达式为k＝________.若g取9.80 m/s2，则本实验中k＝________N/m(结果保留三位有效数字)． 4．在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图(a)对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图(b)进行探究．在弹性限度内，将质量为m＝50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图(a)、图(b)中弹簧的长度L1、L2如表所示． 钩码个数 1 2 3 4 L1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02 L2/cm 29.33 29.65 29.97 30.30 取重力加速度g＝10 m/s2，计算弹簧甲的劲度系数k＝________N/m，由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数． 5．某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L0的橡皮筋的上端固定在O点，下端挂一重物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N点，静止时记录下N点的位置a，请回答： (1)若拉力传感器显示的拉力大小为F，用刻度尺测量橡皮筋ON的长为L及N点与O点的水平距离为x，则橡皮筋的劲度系数为k＝________(用所测物理量表示)． (2)(多选)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N点的位置b，发现O、a、b三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是________． A．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大 B．两次拉力传感器显示的拉力示数相同 C．第二次所用的橡皮筋的劲度系数小 D．第二次所用的橡皮筋的劲度系数大 微专题13　实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 1．解析：(1)如题图甲所示的F­L图象，在横轴的截距等于弹簧原长L0，斜率等于弹簧的劲度系数k.弹簧原长L0＝3.0 cm，弹簧的劲度系数k＝＝200