2020版高考物理一轮复习试题：第二章相互作用专题18实验：探究弹力和弹簧伸长的关系(含答案)

1、18实验：探究弹力和弹簧伸长的关系方法点拨(1)实验原理：二力平衡.(2)数据处理：图象法.1 . (1)某次研究弹簧所受弹力 F与弹簧长度L关系实验时得到如图1甲所示的F L图象.由 图象可知：弹簧原长 L0 =cm,由此求得弹簧的劲度系数k =N/m.图1(2)按如图乙的方式挂上钩码 (已知每个钩码重 G= 1 N),使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为 cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为 个.2 .某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l 0的关系实验中，按示意图2所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指

2、针P,实验时的主要步骤是：图2将指针P移到刻度尺1。1=5 cm处，在弹簧挂钩上挂上 200 g的钩码，静止时读出指针所 指刻度并记录下来；取下钩码，将指针 P移到刻度尺102=10 cm处，在弹簧挂钩上挂上 250 g的钩码，静止时 读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指针 P移到刻度尺103=15 cm处，在弹簧挂钩上挂上 50 g的钩码，静止时 读出指针所指刻度并记录下来；重复步骤，在每次重复时，都将指针 P下移5 cm,同时保持挂钩上挂的钩码质量不变. 将实验所得数据记录、列表如下：次数弹簧原长l0/cm弹簧长度l/cm钩码质量mg15.007.23200210.0015.5625

3、0315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根据实验步骤和列表数据，回答下列问题：（1）重力加速度g取10 m/s 2.在实验步骤中，弓t簧的原长为15 cm时，其劲度系数 k =N/m.（2）同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数 （弹簧处在弹性限度内）.A.不变B .越大C .越小3 .（2017 四川成都第一次诊断 ）将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧（记为A）劲度系数为k1,原细弹簧（记为B）劲度系数为k2、套成的新弹簧（记为。劲度系数为k3.关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出如下 猜想：图3

4、甲同学：和电阻并联相似，可能是乙同学：和电阻串联相似，可能是k3 = k1 + k2、 八k1 + k2丙同学：可能是k3 = k"广（1）为了验证猜想，同学们设计了相应的实验（装置见图3）.（2）简要实验步骤如下，请完成相应填空.a.将弹簧A悬挂在铁架上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度Lo;b.在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量 m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度Li；c.由F=计算弹簧的弹力，由x=Li Lo计算弹簧的伸长量，由 k=F计算弹簧的劲x度系数；d.改变,重复实验步骤 b、c,并求出弹簧 A的劲度系数的平均值ki；e.仅将弹簧分别

5、换为 R G重复上述操作步骤，求出弹簧 R C的劲度系数的平均值 k2、k3.比较ki、k2、k3并得出结论.(3)图4是实验得到的图线，由此可以判断 同学的猜想正确.4 . (2017 江西师大附中 3月月考)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k = YS,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5甲所示的实验装置可以测量出它

6、的杨氏模量Y的值.首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度L= 20.00 cm ,利用测量工具 a测得橡皮筋未受到拉力时的直径 D= 4.000 mm,那么测量工具 a应该是.(3)作出橡皮筋受到的拉力 F与伸长量x的图象如图乙所示，由图象可求得该橡皮筋的劲度 系数 k=N/m.(4)这种橡皮筋的Y值等于. (Y的数值保留一位有效数字)乙石 小二合奈相析1. (1)3.0200 (2)1.503解析(1)如题图甲所示的 F L图象，在横轴的截距等于弹簧原长L。，斜率等于弹簧的劲度系数k.弹簧原长Lq=3.0 cm,弹簧的劲度系数 卜=芸=200 N/m.(2)根据毫米刻度尺读数规则，要估读到 0.1

7、mm,如题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.50 cm.弹簧被压缩了 Ax= 3.0 cm -1.50 cm =1.50 cm ,根据胡克定律，F=kAx,解得F= 3 N,由此可推测题图乙 中所挂钩码的个数为 3个.2. (1)30(2)C解析(1)弹簧的原长为103=15 cm时，挂钩上钩码的质量为m=50 g ,所受拉力F3= m3g= 0.5 N ,弹簧长度 13=16.67 cm ,弹簧伸长 Ax3=131。3= 1.67 cm.根据胡克定律，F3=k3 A X3,解得k3= 30 N/m.(2)弹簧的原长为1。5= 25 cm时，挂钩上钩码的质量为 m5=50 g,所受拉力Fs=m5g=0.5 N, 弹簧长度15=30.56 cm ,弹簧伸长 A X5= 15105= 5.56 cm.根据胡克定律，Fs=k5AX5,解得k5=9 N/m.由此可知，同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数越小，选项 C正确.3. (2) nmg钩码的个数 (3)乙4. (1)D(2)螺旋测微器(3)312.5(4)5 X106 Pa解析(1)根据表达式k=W得：Y=已知k的单位是N/m,L的单位是m,S的单位是R,所以Y的单位是N/m2,也就是Pa, D正确；(2)测量橡皮筋的长度 L用毫米刻度尺，测量橡皮 筋未受到拉力时的直