实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系练习-2024年高考物理一轮复习

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 1．某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝________cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50 g, 挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________N．(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是________．作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系如图3.图线不过原点的原因是__________________________________________________ _________________． 图1 图2 图3 2．(2022·惠州第三次调研)某同学将两根轻质弹簧按图甲方式连接起来挂在铁架台上测量弹簧的劲度系数，在两弹簧下侧固定指针A、B，左侧固定一毫米刻度尺，如图所示． 甲　　　　乙 钩码数 1 2 3 4 LA/cm 14.70 18.71 22.71 26.72 LB/cm 28.96 34.76 40.51 46.36 (1) 某次测量时指针A位置如图乙所示，则指针所指示数为________ cm. (2) 在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，指针A、B的示数LA和LB如上表．取g＝10 m/s2，则弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m(计算结果保留一位小数)，由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数． 3．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，弹簧也有伸长，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. 甲 乙 丙 丁 (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，其中直线b中的Δl是用挂钩码后的长度减去________(填“图甲”或“图乙”)所示长度得到的． 4．利用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．所用的钩码每只质量为 30g.实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，取g＝10m/s2) 甲 记录数据组 1 2 3 4 5 6 钩码总质量(g) 0 30 60 90 120 150 弹簧总长(cm) 6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 11.52 (1) 实验需要的器材，除铁架台、弹簧、钩码若干、坐标纸、重垂线、铅笔之外，还需要的一件器材是________． (2) 根据表中所列6组数据，在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线． 乙 丙 (3) 根据函数图线，求出弹簧的劲度系数为________N/m.(保留两位有效数字) (4) 某同学画图像时横轴没取弹簧总长，而是取了弹簧的伸长量，结果其图线仍然没有经过坐标原点，如图丙所示，图线不过坐标原点的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 答案与解析 实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 1. 25.85　0.98　弹簧的原长l0　弹簧自身存在重力 解析：由题意知刻度尺的最小分度是1 mm，读数时应估读到0.1 mm，由图2可知指针在刻度线25.8 cm和25.9 cm之间，估读一位，示数为l1＝25.85 cm.弹簧弹力与钩码的重力平衡，两个钩码的重力是G＝2mg＝2×0.050×9.8 N＝0.98 N，所以弹簧的弹力F2＝0.98 N．弹簧的伸长量等于弹簧拉伸时的长度与弹簧的原长之差，所以还需要测量弹簧的原长．由图3可知在没有挂钩码时，弹簧就有伸长，是由于弹簧的本身重力使弹簧伸长