第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系-【直击双1流】2022版高考物理真题分类全刷

实验 2　 探究弹力和弹簧伸长的关系 1. (2021 广东卷,11,7 分,★★) 某兴趣小组测量一缓冲装置 中弹簧的劲度系数. 缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透 明有机玻璃管与水平面夹角为 30°,弹簧固定在有机玻璃管 底端. 实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺, 再将单个质量为 200 g 的钢球(直径略小于玻璃管内径) 逐 个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止后,记录管内 钢球的个数 n和弹簧上端对应的刻度尺示数 Ln,数据如表所 示. 实验过程中弹簧始终处于弹性限度内. 采用逐差法计算 弹簧压缩量,进而计算其劲度系数. n 1 2 3 4 5 6 Ln / cm 8. 04 10. 03 12. 05 14. 07 16. 11 18. 09 (1) 利用ΔLi = Li+3 - Li(i = 1,2,3) 计算弹簧的压缩量:ΔL1 = 6. 03 cm,ΔL2 = 6. 08 cm,ΔL3 = cm,压缩量的 平均值ΔL = ΔL1 + ΔL2 + ΔL3 3 = cm; (2) 上述ΔL 是管中增加 个钢球时弹簧产生的平 均压缩量; (3) 忽略摩擦,重力加速度 g 取 9. 80 m / s2 ,该弹簧的劲度系 数为 N / m(结果保留 3 位有效数字) . 2. (2019 海南卷,12,9 分,★★) 某同学利用图甲的装置测量 轻弹簧的劲度系数. 图中,光滑的细杆(图中未画出) 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, 右端与细绳相连,细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂钩 码(实验中,每个钩码的质量均为 m = 50. 0 g),弹簧右端连 有一竖直指针,可在直尺上指出弹簧右端对应的刻度值,实 验步骤如下: ① 在绳下端挂上一个钩码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细 线水平且弹簧与细杆不接触; ② 系统静止后,记录钩码的个数及指针的位置; ③ 逐次增加钩码个数,并重复步骤 ②(保持弹簧在弹性限 度内); ④用 n表示钩码的个数、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乙中补齐数据点,并作出 l - n 图像. 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 可用钩码质量 m、重力加速度大小 g 及 l - n 图线的斜率 a 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 3 位有效数字) . 　 　 3. (2018课标Ⅰ,22,5分,★) 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(结果保留 3 位有效数字) . 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 32 4. [2015四川卷,8(1),6分,★] 某同学在“探究弹力和弹簧伸 长的关系” 时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上 端平齐,在弹簧下端挂 1 个钩码,静止时弹簧长度为 l1 ,如图 甲所示,图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(分 度值是 1mm) 上位置的放大图,示数 l1 = cm. 在 弹簧下端分别挂 2 个、3 个、4 个、5 个相同钩码,静止时弹簧 长度分别是 l2 、l3 、l4 、l5 . 已知每个钩码质量是 50 g,挂 2 个钩 码时,弹簧弹力 F2 = N(当地重力加速度 g 取 9. 8 m / s2 ) . 要 得 到 弹 簧 伸 长 量 x, 还 需 要 测 量 的 是 . 作出 F