第二章 课时跟踪练9 探究弹簧弹力与形变量的关系（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

课时跟踪练9　探究弹簧弹力与形变量的关系 基础应用练 1．如图甲所示，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。若当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，则此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)。 答案：3.775　53.7 解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm。弹簧形变量x＝(3.775－1.950) cm＝1.825 cm，砝码平衡时有mg＝kx，所以劲度系数k＝＝ N/m≈53.7 N/m。 2．(2022·北京海淀模拟)某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，操作过程如下： (1)将弹簧水平放置并处于自然状态，将标尺的零刻度与弹簧一端对齐，弹簧的另一端所指的标尺刻度如图甲所示，则该读数为______cm。 (2)接着，将弹簧竖直悬挂，由于________的影响，不挂钩码时，弹簧也有一定的伸长量，其下端所指的标尺刻度如图乙所示；图丙是在弹簧下端悬挂钩码后所指的标尺刻度，则弹簧因挂钩码引起的伸长量为________cm。 (3)逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后弹簧下端所指的标尺刻度和对应的钩码总重力。该实验小组的同学在处理数据时，将钩码总重力F作为横坐标，弹簧伸长量Δl作为纵坐标，作出了如图丁所示的a、b两条Δl-F图线，其中图线b的纵轴截距是用挂钩码后的长度减去________(选填“甲”或“乙”)所示长度得到的。 答案：(1) 7.0　(2)弹簧自身重力　6.9　(3)甲 解析：(1)该读数为7.0 cm。 (2)由于弹簧自身重力的影响，不挂钩码时，弹簧也有一定的伸长量，其下端所指的标尺刻度为7.4 cm；在弹簧下端悬挂钩码后所指的标尺刻度为14.3 cm，则弹簧因挂钩码而引起的伸长量为(14.3－7.4) cm＝6.9 cm。 (3)由图线b的位置可知，当外力F＝0时，弹簧有伸长量，则可知图线b的纵轴截距是用挂钩码后的长度减去图甲所示长度得到的。 素养提升练 3．(2022·湖南卷)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： (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，记录数据如下表： 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)请根据表中数据在图乙上描点，并绘制图线； (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丙所示，此时橡皮筋的长度为______cm； (5)由上述测量数据计算得，冰墩墩玩具的质量为______g(计算结果保留3位有效数字)。 答案：(3)见解析图　(4)15.35　(5)127 解析：(3)根据表格描点连线如图所示。 (4)由图可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数l＝15.35 cm； (5)由胡克定律可知nmg＝k(l－l0)，变化为l＝n＋l0。L-n图像的斜率＝×10－2，解得k＝20.0 N/m。代入数据解得橡皮筋原长l0＝9.00 cm。挂上冰墩墩玩具，有Mg＝k(l－l0)，解得M＝127 g。 4．某同学利用如图甲所示的实验装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光滑的细杆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，右端与细绳连接；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，其位置可在直尺上读出。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绳水平且弹簧与细杆没有接触； ②系统静止后，记录钩码的个数及指针的位置； ③逐次增加钩码的个数，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/个 1 2 3 4 5 l/cm 10.48 10.96 11.45 11.95 12.40 (2)弹簧