(课时作业)第2章第4讲 实验2：探究弹簧弹力与形变量的关系-2023版新高考物理【红对勾】大一轮复习讲与练全新方案

实验2:探究弹簧弹力与形变量的关系 1.(2021·河北衡水中学高三二模)某同学家里 有一弹簧拉力器,查阅产品说明书,知道其能 承受的最大拉力可达25千克力。该同学利 用在超市购买的标注有质量为m0(大约几千 克)的物品,将该弹簧拉力器改装成一个弹 簧秤。 操作步骤如下: (1)将弹簧拉力器紧靠刻度尺竖直悬挂,标记 拉力器下端位置O。 (2)将质量为m0 的物品挂在拉力器下端,待 物品静止时,测出拉力器下端相对O 点下移 的距离h0。 (3)如果已知当地重力加速 度为g,根据前面测量数据 可计算拉力器的劲度系数 k= 。 (4)据此可得出,在拉力器 弹性限度内,如果在拉力器下端挂上待测物 品并静止时,拉力器下端相对O 点下移的距 离为h,则待测物品的质量m= 。 (5)弹簧拉力器自身质量较大不能忽略,对上 述测量 (填“有”或“无”)影响。 2.(2021·安徽蚌埠高三一模)某实验小组做 “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F 随 弹簧伸长量x 变化的图像,如图乙所示。 (1)图像乙不过原点的原因是 。 (2)利用图像乙,可求得小盘的重力为 N,小盘的重力会使弹簧劲度系数的测量结果 与真实值相比 (填“变大”“变小”或 “不变”)。 3.某同学用图(a)所示装置“探究弹力和弹簧伸 长量的关系”。弹簧的上端固定在铁架台支 架上,弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸 片重力均忽略不计),激光测距仪可测量地面 至水平纸片的竖直距离h。 (1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码,每增挂 一个钩码,待弹簧 时,记录所挂钩码 的重力和对应的h。 (2)根据实验记录数据作出h 随弹簧弹力F 变化的图线如图(b)所示,可得未挂钩码时水 平纸片到地面的竖直距离h0= cm, 弹簧的劲度系数k= N/m。(结果都 保留到小数点后一位) 4.将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也 不同的弹簧套在一起,看成一根新弹簧,设原 粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记 为B)劲度系数为k2,套成的新弹簧(记为C) 劲度系数为k3。关于k1、k2、k3 的大小关系, 同学们做出了如下猜想: 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 412 第二章　相互作用　　　　　　　 甲同学:和电阻并联相似,可能 是1 k3 = 1 k1 + 1 k2 ; 乙同学:和电阻串联相似,可能 是k3=k1+k2; 丙同学:可能是k3= k1+k2 2 。 (1)为了验证猜想,同学们设计 了相应的实验装置(见图甲)。 (2)简要实验步骤如下,请完成相应填空。 ①将弹簧A 悬挂在铁架台上,用刻度尺测量 弹簧A 的自然长度L0; ②在弹簧A 的下端挂上钩码,记下钩码的个 数n、每个钩码的质量m 和当地的重力加速 度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1; ③由F= 计算弹簧的弹力,由x= L1-L0 计算弹簧的伸长量,由k= F x 计算弹 簧的劲度系数; ④改变钩码的个数,重复实验步骤②③,并求 出弹簧A 的劲度系数的平均值k1; ⑤仅将弹簧分别换为B、C,重复上述操作步 骤,求出弹簧B、C 的劲度系数的平均值k2、 k3,比较k1、k2、k3 并得出结论。 (3)图乙是实验得到的图线,由此可以判断同 学 的猜想正确。 5.(2021·河北唐山高三二模)某实验小组通过 如图甲所示装置探究轻质橡皮筋弹力与长度 的关系,实验步骤如下: ①将橡皮筋一端固定在长木板的左端,橡皮 筋另一端系一段细线,细线跨过长木板右端 的定滑轮与小桶相连; ②向小桶内注入一定质量的细沙,稳定后测 量橡皮筋的长度l; ③取出细沙,并测量细沙的质量m; ④重复②③步骤,获得多组对应的m、l数值; ⑤描点连线,得到l-m 的关系图线如图乙 所示。 完成下列填空: (1)已知重力加速度为g,橡皮筋的劲度系数 为 。 (2)乙图中纵截距的数值 (填“大于” “等于”或“小于”)橡皮筋的原长。