备考2019年高考物理一轮专题: 第9讲 实验:探究弹力与弹簧伸长的关系

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一、实验探究题(共11小题)

1、王芳同学在研究弹簧的伸长与拉力大小的关系实验时,得到如下数据:

拉力的大小(N)

0

2

4

6

8

弹簧的长度(cm)

15

16

17

18

19

弹簧的伸长(cm)

0

      

      

      

      

实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧长度回到15cm.

请你对表中的弹簧的长度数据进行研究,填写对应的弹簧的伸长数据.并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系,结论是:      

2、一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验,采用如图a所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力,实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图象如图b所示.(重力加速度g=10m/s2

(1)利用图b中图象,可求得该弹簧的劲度系数为      N/m.

(2)利用图b中图象,可求得小盘的质量为      kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值      (选填“偏大”、“偏小”

或“相同”).

3、在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码所受的重力G与弹簧总长L的关系图象,如图所示,根据图象回答以下问题:

(1)弹簧的原长为      m;
(2)弹簧的劲度系数为      N/m.
4、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;

(3)在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6 , 数据如下表.

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

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9.8m/s2

5、

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      (选填“水平”或“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.由图线可得弹簧的原长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秤,当示数如图丙所示时,该弹簧伸长的长度△x=      cm.

6、曾经谣传2012年12月21日“世界末日”来临.有不少科学家在玛雅文化发祥地进行探索和研究,发现了一些散落在平整山坡上非常规则的不明圆柱体,有科学家认为是外星人带着玛雅人离开时留下的.对其力学性质进行研究,下表为其形变量x与所施加拉力F关系的实验数据

F/N

0.5

2

4.5

8

12.5

18

X/mm

1

2

3

4

5

6

(1)试猜想此不明圆柱体施加拉力F与其形变量x的关系      

(2)如果想要验证猜想是否正确,应该画出下列哪种图象最能直观准确的表示两者之间的关系       

(2)
A . F﹣x图象 B . F﹣x2图象 C . F2﹣x图象 D . F2﹣x2图象.
7、利用研究弹力和弹簧伸长关系的实验,测定弹簧的劲度系数.用一测力计水平拉一端固定的弹簧,测出的几组弹力F与弹簧长度L对应的数据如表格所示:

F/N

1.10

1.50

2.00

2.80

3.40

4.00

L/cm

22.00

22.35

22.60

23.20

23.60

24.00

(1)在坐标图中作出此弹簧的F﹣L图线;

(2)F﹣L图线与L轴的交点横坐标表示      

(3)弹簧的劲度系数为      N/m.

8、某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上.然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上,当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度值记作l0 , 弹簧下端每增加一个50g的砝码时,指针示数分别记作l1、l2、…l5 , g取9.8m/s2
(1)下表记录的是该同学测出的5个值,其中l0未记录.

代表符号

l0

l1

l2

l3

l4

l5

刻度值/cm


3.40

5.10

6.85

8.60

10.30

以砝码的数目n为纵轴,以弹簧的长度l为横轴,根据表格中的数据,在如下坐标纸中作出n﹣l图线.

(2)根据n﹣l图线,可知弹簧的劲度系数k=      N/m.(保留2位有效数字)
(3)根据n﹣l图线,可知弹簧的原长l0=      cm.
9、某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.

①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量△l为      cm;

②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是      ;(填选项前的字母)

A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线.图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是      

10、某同学用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据如表:(重力加速度g取9.8m/s2

砝码质量m/102g

0

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

标尺刻度x/10﹣2m

15.00

18.94

22.82

26.78

30.66

34.60

42.00

54.50

(1)根据所测数据,在图乙中作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.
(2)根据所测得的数据和关系曲线可判断,在       N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为      N/m.
11、对一根用新材料制成的金属杆M进行抗拉测量.这根金属杆长5cm,横截面积为1.0cm2 , 设计要求使它受到拉力后的伸长量不超过原长的 .由于这一拉力很大,杆又很长,直接测试有困难,现选用这种材料制成样品进行测试,得到不同情况下得伸长量如下表所示:
长度横截面积拉力1000N2000N3000N4000N
1m0.10cm20.08cm0.16 cm0.24 cm0.32 cm
2m0.10cm20.16 cm0.32 cm0.48 cm0.64 cm
1m0.20cm20.04 cm0.08 cm0.12 cm0.16 cm
2m0.20cm20.08 cm0.16 cm0.24 cm0.32 cm
(1)在设计和分析实验数据中,用到了我们学过的      的科学研究方法.
(2)测试结果表明:样品受拉力作用后,其伸长量与样品的长度成      比,与样品的横截面积成      比.
(3)待测金属杆M能够允许承受的最大拉力为      N.
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