专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系-【鼎力高考】2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升 专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系 特训目标 特训内容 目标1 竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系（1T—2T） 目标2 水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系（3T—4T） 目标3 斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系（5T—6T） 目标4 合成法探究弹簧弹力与形变量的关系（7T—8T） 目标5 杨氏模量（9T—10T） 目标6 串并联弹簧弹力与形变量的关系（11T—12T） 目标7 角度旋转法探究弹簧弹力与形变量的关系（13T—14T） 【特训典例】 1、 竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系 1．一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数（弹性绳的弹力与形变量遵守胡克定律）．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如下表所示： 钩码质量m/g 20 40 60 80 100 120 P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.67 7.02 7.40 （1）请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图象； （2）请根据图象数据确定：弹性绳原长约为 cm，弹性绳的劲度系数约为 N/m（重力加速度g取10m/s2，结果均保留三位有效数字）． （3）若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将 （选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”）；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将 （选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”）。 2．如图甲所示，用铁架台、刻度尺、弹簧和多个已知质量且相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)测量时弹簧应保持静止且轴线 ； (2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴表示悬挂钩码的质量m，横轴表示弹簧的形变量x，重力加速度g取9.8m/s2。由图可知弹簧的劲度系数k= N/m； (3)小明从悬点到标记A作为弹簧的长度L，作出了弹簧受到的拉力F与长度L间的关系如图丙中实线所示。如果从悬点到标记B作为弹簧长度L，作出的图线应是丙图中的 （从a、b、c、d、e、f中选取）。 2、 水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系 3．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，将弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码挂在绳子的下端，测量相应的数据，通过描点法作出F-l（F为弹簧的拉力，l为弹簧的长度）图像，如图乙所示。      （1）下列说法中正确的是 。（填正确答案标号） A．每次增加的钩码数量必须相等 B．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力与弹簧伸长量之比相等 （2）根据乙图可求得该弹簧的劲度系数为 N/m（保留两位有效数字），图像中在点出现拐点是因为 。 （3）该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于： 。 4．一根弹簧被截成相等的两段后，每段的劲度系数是否与被截断前相同？为了弄清楚这个问题，物理兴趣小组的同学们设计了这样一个实验：如图1所示，将弹簧的一端固定在水平桌面点处的挡板上，在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针和，弹簧处于原长状态。然后用细线拴住弹簧右端并绕过光滑定滑轮，细线另一端拴有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺，使毫米刻度尺零刻度线与点对齐。（已知每个钩码的重力均为。） Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度，然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个……钩码，同时记录每次指针所指的刻度，并计算出其长度的变化量； Ⅱ.在弹簧处于原长状态下，在处将弹簧截成相同的两段后，以端作为弹簧的最右端重复上述实验步骤，记录每次指针所指的刻度，并计算出其长度的变化量；    ①以钩码重力为纵坐标，为横坐标建立如图2所示的坐标系，并根据实验所得数据，作出了如图2所示的两条图线。 ②根据图像可知，段弹簧的劲度系数 ，段弹簧的劲度系数 。（结果保留1位小数） ③由本实验可知，一根弹簧被截成相等的两段后，每段的劲度系数与没截断前相比将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） 3、 斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系 5．小刚同学设计用如