考点6 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷全书word（新教材）

金版教程 高考总复习首选用卷 物理 考点6　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律 题组一　基础与经典题 1．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”时，小明同学用如图甲所示的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上砝码盘，改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧的长度x/cm 6.00 7.14 8.34 9.48 10.64 11.80 (1)小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x­m图像如图乙所示，根据图像他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。他的结论错误的原因是： __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：_____________，该弹簧的劲度系数k＝______ N/m(取g＝10 m/s2，保留三位有效数字)。 (3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。 答案　(1)x­m图像的纵坐标不是弹簧的伸长量，横坐标不是砝码和砝码盘的总质量 (2)未加砝码时弹簧的长度　25.9　(3)相同 解析　(1)在他画出的x­m图像中，x表示的是弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，m表示的是砝码的质量而不是砝码和砝码盘的总质量，设砝码盘的质量为m0，弹簧的自然长度为x0，由胡克定律有：(m0＋m)g＝k(x－x0)，得x＝m＋，故他得出弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系而是一次函数关系的错误结论。 (2)图线的纵截距表示未加砝码时弹簧的长度。该弹簧的劲度系数k＝＝＝ N/m≈25.9 N/m。 (3)根据公式ΔF＝kΔx计算出的劲度系数，与砝码盘的质量没有关系，故结果相同。 2．(1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，以下说法正确的是________。 A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且钩码处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 (2)甲同学研究弹簧所受拉力F与弹簧长度L的关系时，得到如图所示的F­L图像，由F­L图像可知：弹簧原长L0＝________ cm，求得弹簧的劲度系数k＝________ N/m。 (3)乙同学做实验时，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的________。 答案　(1)AB　(2)3.0　200　(3)C 解析　(1)弹簧被拉伸时，不能超过它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确；根据二力平衡，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置，且使钩码处于平衡状态，这时钩码的重力大小等于弹簧的弹力大小，故B正确；弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C错误；不同的弹簧劲度系数不同，则拉力与伸长量的比值不同，故D错误。 (2)弹簧所受拉力为零时弹簧的长度就是弹簧原长，由图像可知弹簧原长L0＝3.0 cm，由图像的斜率可求得弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝200 N/m。 (3)由于弹簧自身重力的影响，当把弹簧竖直悬挂起来后，不挂钩码时伸长量已经大于零，则最后画出的图线可能是图中的C。 3．“验证力的平行四边形定则”的实验如图所示。 (1)某同学实验操作步骤如下： ①如图甲所示，把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳连在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点，用铅笔记下O点的位置，并记下两个测力计的读数； ②在纸上按比例作出两个力FOB、FOC的图示，用平行四边形定则求出合力F； ③只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样比例作出这个力F′的图示(如图乙)，比较F′与用平行四边形定则求得的合力F； ④改变FOB和FOC的夹角和大小，重复上述过程。 上述实验过程中有重要遗漏的