第2章 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系-【直击双1流】2023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. (2022 湖南卷,11,6 分,★★) 小圆同学用 橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、 支架等,设计了如图甲所示的实验装置, 测量冰墩墩玩具的质量。 主要实验步骤 如下: 甲 (1) 查找资料, 得知每枚硬币的质量为 6. 05 g。 (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 l,记录 数据如表。 序号 1 2 3 4 5 硬币数量 n / 枚 5 10 15 20 25 长度 l / cm 10. 51 12. 02 13. 54 15. 05 16. 56 (3) 根据表中数据在图乙上描点, 绘制 图线。 乙 (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 数如图丙所示, 此时橡皮筋的长度 为 cm。 丙 (5) 由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量 为 g ( 结果保留 3 位有效 数字) 。 2. (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 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 91 (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)。 3. (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: 甲 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 　 　 　 　 　 乙 (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)。 4. (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