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(老高考)人教版

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： (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： (b)　　　　　　　　(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/s2，计算结果保留3位有效数字)。 [解析]　(3)利用描点法得出图象如图： (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图象的斜率＝×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。 [答案]　(3)见解析图　(4)15.35　(5)127 2．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测得弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，则 甲　　　　　　乙 (1)被测弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字)； (2)挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm(结果保3位有效数字)。 [解析]　(1)当钩码增至3个时，弹力增大mg ，而弹簧的长度伸长x＝0.70 cm 所以劲度系数为k＝＝70 N/m。 (2)设挂三个钩码时弹簧的形变量为x1，则 3mg＝kx1 解得x1≈2.10 cm。 [答案]　(1)70　(2)2.10 3．某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图所示。一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm。 P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.08 10.03 12.01 x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 (m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7 (1)将表中数据补充完整：①________，②________。 (2)以n为横坐标，为纵坐标，在图中给出的坐标纸上画出­n图象。 (3)图中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k＝________ N/m，该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式为k＝________ N/m。 [解析]　(1)①k＝＝ N/m≈81.7 N/m； ②＝ m/N≈0.012 2 m/N。 (2)描点法，画一条直线，让大部分的点都落在直线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示。 (3)设直线的斜率为a，则有＝an，即k＝·，通过计算可得k≈；弹簧共60圈，则有n＝，把其代入k＝·中可得k≈。 [答案]　(1)①81.7　②0.012 2　(2)见解析图 (3)　 4 学科网（北京）股份有限公司 $