专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训 专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系 【特训典例】 1．小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；______ （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为______； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______（计算结果保留3位有效数字）。 2．为准确测量某弹簧的劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如图甲所示，其原理图如图乙所示。角度传感器与可转动的“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，弹簧的上端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连。当“T”形螺杆转动时，角度传感器可测出螺杆转动的角度，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化。实验过程中，弹簧始终在弹性限度内。 （1）已知“T”形螺杆向某一方向旋转10周时，力传感器上移，则在角度传感器由0增大到的过程中，力传感器向上移动的距离为_______。（保留一位小数） （2）该探究小组操作步骤如下： ①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长； ②记录初状态力传感器示数、以及角度传感器示数； ③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器的示数，角度传感器的示数； ④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作； ⑤以力传感器的示数F为纵坐标、角度传感器的示数为横坐标，由实验数据描绘出图像，则该图像可能为______。 A．B．C． （3）若图像的斜率为，则该弹簧的劲度系数________。（结果保留三位有效数字） 3．如图所示，有两条长度不同的弹性绳。两绳上端固定在同一位置，下端系在一个轻质勾上。两绳在同一竖直面内，不缠绕。1的长度比2短，1自然伸长时，2处于松弛状态。现测量这两条弹性绳的劲度系数。进行以下操作：每个钩码质量为100g，g取。 ①测量短绳的自然长度； ②下端逐个加挂钩码。测量短绳1的长度L，并记录对应钩码数量n。两条弹性绳一直处于弹性限度内； ③在坐标纸上建立坐标系。以L为纵坐标，以所挂钩码数为横坐标，描出部分数据如图所示； ④根据图像求出弹性绳的劲度系数、。 （1）加挂第___________个钩码，弹性绳2开始绷紧； （2）弹性绳1、2的劲度系数分别为___________N/m，___________N/m。 4．两根原长相同，劲度系数不同的弹簧甲、乙串联接在一起，构成一个新弹簧丙，设弹簧甲、乙的劲度系数分别为，新弹簧丙的劲度系数为k，为探究k与的大小关系，同学们设计了如图（a）所示的实验，实验步骤如下： （1）将新弹簧丙悬挂在铁架台上，刻度尺竖直固定，零刻度与甲弹簧上端对齐，在甲、乙弹簧末端分别固定指针A，B，图（b）是不挂钩码时指针A在刻度尺上位置的放大图，则弹簧甲的原长为______； （2）在弹性限度内将规格为的钩码逐个挂在弹簧乙的下端，记下钩码的个数n及对应指针A、B的读数，如表格所示，若当地重力加速度为，根据表格中的数据，求出弹簧甲的劲度系数______，新弹簧丙的劲度系数为______（结果均保留三位有效数字）； 钩码数n 1 2 3 4 5 16.51 20.50 24.52 28.49 32.51 31.07 37.02 43.01 48.98 55.03 14.56 16.52 18.49 20.49 22.52 （3）根据实验结果，可以判断串联新弹簧的劲度系数k与的大小关系为______。 A．       B．       C． D． 5．某物理兴趣小组的同学学了胡克定律后又联想到电阻的串联和并联，该兴趣小组的同学就想探究一下弹簧的“串联”和“并联”规律，他们在实验室找到铁架台含夹子）两根长度相同的弹簧甲和乙、刻度尺（最小刻度1mm）和若干个重力G=0.40N的钩码，具体探究过程如下∶ ①把弹簧甲（该弹簧劲度系数为k1）按图1安装，让竖直刻度尺的0刻度线与弹簧的上端对齐读出弹簧下端对应的刻度，然后逐渐增加钩码分别读出弹簧下端对应的刻度。 ②把弹簧乙（该弹簧劲度系数为k2）按图2安装，让竖直刻度尺的0刻度线与弹簧的上端对齐读出弹簧下端对应的刻度，然后逐渐增加钩码分