2024届高考物理一轮复习专项练：实验 探究弹力与弹簧伸长量的关系

专题 探究弹力与弹簧伸长量的关系 【实验原理】 F=k▪△x 【高考真题】 1.(2021广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数L0，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 (1)利用(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量：△L1=6.03cm，△L2=6.08cm，△L3=______cm，压缩量的平均值______cm； (2)上述是管中增加______个钢球时产生的弹簧平均压缩量； (3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，该弹簧的劲度系数为______N/m。（结果保留3位有效数字） 2.(2012广东卷)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在________方向（填“水平”或“竖直”）。 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表： 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值（cm） 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。由表可知所用刻度尺的最小分度为______。 (3)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与____________的差值（填“L0或Lx”）。 (4)由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2）。 【巩固提升】 1.某学习小组尝试探究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系。 (1)通过多次实验，记录实验数据，描绘出如图甲所示的F-L图像。则弹簧原长L0 =________cm，弹簧的劲度系数 k =_________N/ m （计算结果保留三位有效数字）。 (2)如图乙所示，若将该弹簧左端固定在中间带有小圆孔的竖直挡板上，弹簧右端连接细线，细线穿过圆孔，通过光滑的滑轮与钩码相连，竖直挡板固定在刻度尺0刻线处，已知每个钩码重为1.0N。当水平弹簧压缩稳定后，指针指示如图乙所示。由此可推测所挂钩码的个数为___________个。 2.某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向； (2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由图线可知弹簧的原长x0=______cm，劲度系数k=______N/m，他利用本实验原理把弹簧做成一把弹簧测力计， 当示数如图丙所示时， 弹簧的长度x=_____cm。 3.某同学用图（a）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。 (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.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。 (1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是________ A．N      B．m       C．N/m       D．Pa (2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。做出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=_____N/m。测得橡皮筋的长度L= 20.00cm，未受拉力时的直径D = 4.000mm，则这种橡皮筋的Y值等于_