2024届高三物理一轮复习单元检测：2.6 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

2.6 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　单元检测 一．实验题： 1.某学习小组用如图甲所示的装置来“探究弹簧弹力与形变量的关系”，主要步骤如下： a.把弹簧平放在水平桌面上，测出弹簧的原长x0； b.测出一个钩码的质量m0； c.将该弹簧悬吊在铁架台上让弹簧自然下垂，测出此时弹簧长度l0； d.挂上一个钩码，测出此时弹簧长度l1； e.之后逐渐增加钩码的个数，并测出弹簧对应的长度分别为li（i为钩码个数）； f.计算出x＝li－x0，用x作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，作出的图线如图乙所示。 请根据以上操作、记录和图像回答以下问题： （1）你认为m－x图像不过原点的原因是　　　　　　　　　　　　　　　；  （2）已知钩码质量m0＝0.20 kg，重力加速度g＝9.8 m/s2，利用图乙求得弹簧劲度系数k＝　　　　 N/m（保留两位有效数字）；  （3）m－x图像没过坐标原点，对于测量弹簧的劲度系数　　　　（选填“有”或“无”）影响；  （4）将x＝li－l0作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，实验得到图线应是图中的　　　　。（填写下列四幅图的对应的字母选项）  2.一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中： （1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了如图（a）所示的F－x图像，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度。请通过图（a），分析并计算该弹簧的原长 x0＝　　　 cm，弹簧的劲度系数k＝　　　 N/m。该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计的示数如图（b）所示时，该弹簧的长度x＝　　　 cm。  （2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图（c）所示。下列表述正确的是　　　　 。  A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大 C.a的劲度系数比b的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比 3.某同学用如图（a）所示的装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”。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.把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。 （1）未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，记为　　　　cm。  （2）将质量为50 g的钩码逐个挂在弹簧Ⅰ的下端，逐次记录所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x，可描绘出如图丙所示的图像，由图像可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数kⅡ＝　　　　N/m。（取重力加速度g＝9.8 m/s2）  （3）图丙中，当弹簧Ⅰ的伸长量超过17 cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第　　　　个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，若再加挂钩码，弹簧Ⅱ的图线斜率　　　　（填“会”或“不会”）发生变化（弹簧Ⅱ的弹性限度足够大）。  5.2020年12月8日，中尼两国共同宣布了珠穆朗玛峰的最新高度为海拔8 848.86米，此次珠峰高度的测量使用了重力仪、超长距离测距仪等一大批国产现代测量设备。重力仪的内部包含了由弹簧组成的静力平衡系统。为测量弹簧劲度系数，探究小组设计了如下实验，实验装置如图1所示，角度传感器固定在可转动的“T”形竖直螺杆上端，可显示螺杆转过的角度。“T”形螺杆中部套有螺母，螺母上固定力传感器。所测弹簧上端挂在力传感器上，下端固定在铁架台底座上，力传感器可显示弹簧弹力大小。“T”形螺杆转动时，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度随之发生变化。 该探究小组操作步骤如下： a.旋转螺杆使弹簧初始长度等于原长，对应的角度传感器示数调为0； b.旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，记录力传感器示数F及角度传感器示数θ； c.多次旋转“T”形螺杆，重复步骤b的操作，记录多组对应F、θ值； d.用所测数据作出F－θ图像。 （1）图2已描出5个点，请在图中画出图像。 （2）若螺杆的螺距（螺杆转动一周杆沿轴线前进的距离）为6 mm，则角度传感器示数为240°时弹簧的伸长量x＝　　　　 m。  （3）由F－θ图像可知弹力F与弹簧的伸长量　　　 成正比，结合图像算出弹簧的劲度系数k＝　　　　 N/m。  6.某学习小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm）的纸贴在桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，