2020届高考物理复习相互作用高效演练创新预测实验二探究弹力和弹簧伸长的关系（含解析）新人教版.docx

探究弹力和弹簧伸长的关系1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，下列说法正确的是()A.实验中劲度系数k的具体数值必须计算出来B.如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F-L图线也是过原点的一条直线C.利用F -x图线可求出k值D.实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律【解析】选C。“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，研究对象是同一根弹簧，劲度系数的具体数值不需要计算出来，A选项错误；弹力和弹簧伸长量的关系图线过原点，弹力和弹簧长度的关系图线不过原点，B选项错误；在F-x图象中图象的斜率表示劲度系数的大小，故利用F-x图线可以求出k值，故C选项正确；实验时并非把所有点都连到线上，而是让直线尽量多的穿过各点，不在直线上的点尽量分布在图象的两侧，这样可以减小实验误差，D选项错误。2.为了探究弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据作出的x-F图象如图所示。(1)甲、乙弹簧的劲度系数分别为_N/m和_N/m(结果保留三位有效数字)；若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_(选填“甲”或“乙”)。(2)根据图线和数据进行分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议。【解析】(1)由题图可知，弹簧的劲度系数分别为k甲= N/m=66.7 N/m，k乙= N/m=200 N/m；甲弹簧的劲度系数较小，受力相同时弹簧的形变量更大，减小了测量的误差。(2)如题图，两弹簧的图线末端都弯曲了，说明弹簧受力过大，超过了弹性限度，进行研究时应避免这个问题。答案：(1)66.7200甲(2)实验中弹簧受力应控制在弹性限度内3.图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为_cm。(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象。(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长为_cm。(均保留三位有效数字)【解析】(1)由图可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm，故读数为63.60 cm。(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示：(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k= N/m=25.0 N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长为55.2 cm。答案：(1)63.60(2)见解析(3)25.055.2【加固训练】一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据如表，请你根据表中数据作出分析。弹力F/N0.51.01.52.0弹簧原来长度L0/cm15.015.015.015.0弹簧后来长度L/cm16.017.117.919.0弹簧伸长量x/cm(1)算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在表中的空格内。(2)在坐标图上作出F-x图线。(3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位)：。(4)函数表达式中常数的物理意义：。【解析】(1)弹力F/N0.51.01.52.0弹簧伸长量x/cm1.02.12.94.0(2)根据表格数据在F-x坐标图上描点，根据描的点作直线，使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧)。(3)根据(2)中的F-x图线知，F(x)是正比例函数，设表达式为F=kx，将F=0.5 N、x=1.0 cm代入得k=0.5 N/cm故函数表达式为F=0.5x(N)。(4)函数表达式中常数就是弹簧的劲度系数。答案：见解析4.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究。(1)某次测量如图乙所示，指针示数为_cm。(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表。用表中数据计算弹簧的劲度系数为_N/m(重力加速度g取10 m/s2)。由表中数据_(选填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数。钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36【解析】(1)刻度尺读数需要估读到精确位的下一位，由图可知指针示数为16.00 cm，考虑到误差范围，15.9516.05 cm均算对。(2)由胡克定律F=kx，结合表格数据可知弹簧的劲度系数k1=N/m=12.5 N/m，考虑误差范围情况下12.212.8 N/m均算正确；对于计算弹簧的劲度系数，只需要测出弹簧的形变量，结合两个指针的读数，可知指针B的变化量减去指针A的变化量，就是弹簧的形变量，所以能求出弹簧的劲度系数。答案：(1)16.00(15.9516.05)(有效数字位数正确)(2)12.5(12.212.8)能【加固训练】(2018上饶模拟)在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探究。在弹簧弹性限度内，将质量为m=50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2中弹簧的长度L1、L2，如表所示。钩码个数1234L1/cm30.0031.0432.0533.02L2/cm29.3329.6529.9730.30(1)已知重力加速度g=9.8 m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数k=_N/m(结果保留两位有效数字)。(2)由表中数据_(选填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数。【解析】(1)由题表中实验数据可知，每增加1个钩码，弹簧甲的平均伸长量约为1.00 cm，则弹簧甲的劲度系数k= N/m=49 N/m。(2)把弹簧甲和弹簧乙并联起来按题图2进行探究。由题表中数据可知，每增加1个钩码，并联后弹簧的平均伸长量为0.32 cm，由mg=F甲+F乙=k甲x甲+k乙x乙，且x甲=x乙，可知弹簧乙的劲度系数能够计算出来。答案：(1)49(2)能5.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图所示，则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为_N/m。(2)为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数，两位同学分别设计了如图所示的甲、乙两种方案。为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案_更合理。甲方案中，若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0 N，b的示数为11.0 N，c的示数为4.0 N，则A和B间的动摩擦因数为。【解析】(1)由图知，当F=0时l0=20 cm，即弹簧的原长，当F0=60 N时l=40 cm，则l=l-l0=0.2 m；由胡克定律