实验针对训练2 探究弹簧弹力与形变量的关系(Word练习)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

实验针对训练(二) 1．(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(a)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： 图(a) (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)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线： 　　　　　　　　　　　图(b)　　　　　　　　　图(c) (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(c)所示，此时橡皮筋的长度为______cm； (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______g(g取10 m/s，计算结果保留3位有效数字)。 [解析]　(3)利用描点法得出图像如答图。(4)根据刻度尺读数规则知，橡皮筋的长度l＝15.35 cm。(5)由胡克定律可得nmg＝k(l－l0)，变化为l＝n＋l0。l­n图像的斜率＝×10－2＝×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。 [答案]　(3)如图所示　(4)15.35　(5)127 2．(2023·广东广州市高三一模)某同学用图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长的关系。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。 甲 乙 (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变化的图线如图乙所示，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1位)。 [解析]　(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，此时弹力与重力大小相等，记录所挂钩码的重力和对应的h。 (2)由图可知，当F＝0时h0＝120.0 cm，即为未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离。由胡克定律可得ΔF＝kΔh，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数，则有k＝ N/m＝31.3 N/m。 [答案]　(1) 静止　(2) 120.0　31.3 3．小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力。他设计了如图1所示的实验装置，其中MN是一条长20 cm、电阻为20 Ω的均匀电阻丝。电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱。将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动。直流电源的电动势为4.5 V，内阻可忽略。将电阻箱的阻值设定为40 Ω，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零。 图1　　　　　　　　　　图2 (1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)； (2)当P触及端点N时，电压表的读数为________ V； (3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图2所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为________。 [解析]　(1)MN相当于滑动变阻器，PM段与电压表并联，故连接图如图所示。 (2)当P触及端点N时，电压表的读数即MN电阻分得的电压，根据闭合电路的欧姆定律可知U＝RMN＝1.5 V。 (3)由题图可知，x＝0.5F(cm)，长度为x的电阻丝的电阻大小为r＝×20＝0.5F(Ω)，根据闭合电路的欧姆定律可得U＝r，解得F＝U(N)。 [答案]　(1)见解析图　(2)1.5　(3)F＝U(N) 4/4 学科网（北京）股份有限公司 $