适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第2单元相互作用实验练2探究弹簧弹力与形变量的关系新人教版

试验练2探究弹簧弹力与形变量的关系1.(2024浙江金丽衢十二校高三三模)某爱好小组为了探讨系头发用的一般橡皮筋产生的弹力与其伸长量之间的关系。分别用细绳系在橡皮筋的两端,一端系在墙上的钉子上,另一端挂小桶,装置如图甲所示。甲①挂上重为G0=0.05N的小桶(可用沙子配重)后,测出橡皮筋的伸长量。②撤去小桶看橡皮筋是否回到原来位置,以保证橡皮筋在弹性限度内;在小桶内加入一个重为G0的重物后,再测出橡皮筋的伸长量。③重复步骤②,测量多组数据如下表所示。试验次数12345678910弹力F/(10-2N)051015202530354045伸长量x/(10-3m)04912172128354455(1)选择前6组数据,作F-x图像如图乙所示,6个点几乎落在同一条过原点的直线上,由图乙可知,当橡皮筋伸长量较小时,橡皮筋产生的弹力与橡皮筋的伸长量之间近似满意胡克定律,则橡皮筋的劲度系数为k=N/m(结果保留两位有效数字)。

乙(2)选择全部数据,作F-x图像如图丙所示,可知随着橡皮筋伸长量的增加,橡皮筋的劲度系数(选填“增加”“减小”或“不变”)。

丙(3)通过以上分析,可得出试验结论为。

2.(2024浙江衢州期末)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”试验中,按试验要求组装好试验器材,待弹簧自由下垂并静止时,测出弹簧的长度,如图甲所示,其大小为l0=cm;

在弹簧的弹性限度内,依次在弹簧下端挂上1个钩码、2个钩码、3个钩码(已知1个钩码的质量为50g)……每一次在钩码处于静止时测出弹簧的长度l,以所挂钩码的个数n为纵坐标,以弹簧长度l为横坐标,建立坐标系,并将测量得到的数据在坐标系中描点,如图乙所示,在图乙中描出不挂钩码的点并作出n-l关系图像,求出弹簧的劲度系数为N/kg(计算结果保留三位有效数字)。

考虑到重力对竖直放置弹簧的影响,该试验方案得到的弹簧劲度系数与实际值相比(选填“偏小”“相同”或“偏大”)。

3.(2024浙江宁波高三二模)在“探究弹簧弹力与形变量之间关系”的试验中(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)弹簧自然悬挂,待弹簧稳定时,长度记为L自,弹簧下端挂上砝码盘稳定时,长度记为L0,在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧稳定时长度依次记为L1至L6,数据如下表,表中有一个数值记录不符合规范,其长度符号为;

长度符号L自L0L1L2L3L4L5L6数值/cm26.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30(3)以砝码的质量为纵轴,弹簧总长度与L0的差值为横轴建立直角坐标系,依据表中数据描绘出m-t图像;(4)依据m-x图像计算可得该弹簧的劲度系数为N/m(结果保留两位有效数字,重力加速度g取10m/s2)。

4.(2024浙江高三选考模拟)一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数是否与被截断前相同?为了弄清晰这个问题,物理爱好小组的同学们设计了这样一个试验:如图甲所示,将弹簧的一端固定在水平桌面O点处的挡板上,在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针a和b,弹簧处于原长状态。然后用细线系住弹簧右端并绕过光滑定滑轮,细线另一端系有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺,使刻度尺零刻度线与O点对齐。(已知每个钩码的重力均为0.1N)Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度,然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个钩码…,同时记录每次指针b所指的刻度xb,并计算出其长度的变更量Δxb;Ⅱ.在弹簧处于原长状态下,在a处将弹簧截成相同的两段后,以a端作为弹簧的最右端重复上述试验步骤,记录每次a指针所指的刻度xa,并计算出其长度的变更量Δxa;(1)以钩码重力为纵坐标,Δx为横坐标建立如图乙所示的坐标系,并依据试验所得数据,作出了如图乙所示的两条图线。(2)依据图乙可知,Oa段弹簧的劲度系数k1=N/m,Ob段弹簧的劲度系数k2=N/m。(结果保留一位小数)

(3)由本试验可知,一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将(选填“增大”“减小”或“不变”)。

5.某学习小组利用如图甲所示的试验装置测量圆形橡皮筋的弹性模量,在弹性限度内,橡皮筋像弹簧一样,弹力大小F与伸长量x成正比,即F=kx,k值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关,理论与实践都表明k=YSL,其中Y(1)在国际单位制中,弹性模量Y的单位应当是。

A.N B.mC.N/m D.N/m2(2)先利用刻度尺测量圆形橡皮筋的原长L=20.00cm,再利用螺旋测微器测量橡皮筋处于原长时的直径D,如图乙所示,则D=mm。

(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像,如图丙所示,则该橡皮筋的k值为N/m,由k=YSL通过计算得出该橡皮筋的弹性模量Y=(保留两位有效数字)。6.(2024湖北武汉模拟)某试验小组利用图甲所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。试验中运用螺旋弹簧,该弹簧在自然状态下有确定的收缩力。试验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自然下垂时下端的示数(L)。在弹簧的下端悬挂不同质量(m)的钩码,记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中,计算对应的弹簧伸长量x的值。m/g010203040506070L/cm10.5010.5010.5010.5010.7511.4012.2013.25x/cm00000.250.901.702.75m/g8090100110120130140150L/cm14.3015.3516.4017.5018.6519.6520.7521.85x/cm3.804.855.907.008.159.1510.2511.35甲乙(1)图乙是依据上表数据绘制的m-x图线,其中AB段为曲线、BC段为直线,则该弹簧在(选填“OA”“AB”或“BC”)段满意胡克定律;

(2)由图乙可得直线BC的函数表达式为m=20021x+92021(单位:g),弹簧的劲度系数k=N/m,弹簧在自然状态下的收缩力F0=N;(重力加速度大小g取9.8m/s2,(3)由于弹簧的质量不能忽视,它对弹簧劲度系数的测量(选填“有”或“没有”)影响。

参考答案试验练2探究弹簧弹力与形变量的关系1.答案(1)12(2)减小(3)当形变量较小时,橡皮筋的弹力与伸长量近似成正比解析(1)依据图乙可知,橡皮筋的劲度系数为k=25×10-(2)由图丙可知,随着橡皮筋伸长量的增加,图线的斜率减小,橡皮筋的劲度系数减小。(3)通过以上分析,可得出试验结论为当伸长量较小时,橡皮筋的弹力与伸长量近似成正比。2.答案13.60见解析图30.6相同解析弹簧的长度为l0=13.60cm。作出n-l关系图像如图所示不挂钩码的点为图像与横轴的交点位置;弹簧的劲度系数为k=FΔl=弹簧的劲度系数等于图像的斜率,则弹簧的重力对劲度系数的测量无影响,该试验方案得到的弹簧劲度系数与实际值相比相同。3.答案(1)竖直(2)L3(4)5.0解析(1)因为弹簧有自重,所以在探究弹簧的弹力与形变量之间的关系时,须要解除自身重力带来的误差,故试验时弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。(2)依据表格中的数据,可知该刻度尺的分度值为1mm,只有L3测量的数据保留到分度值,其余都是保留到了分度值的下一位,故L3数值记录不符合规范。(4)依据胡克定律公式F=kΔx,结合图像的斜率可得该弹簧的劲度系数k=FΔx=604.答案(2)10.05.0(3)增大解析(2)依据胡克定律得F=k·Δx可得Oa段弹簧的劲度系数k1=FaΔxa=0.66×1(3)由以上分析可知,这根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将增大。5.答案(1)D(2)2.150(3)312.51.7×107N/m2解析(1)依据表达式k=YSL,可得Y=kLS,已知k的单位是N/m,L的单位m,S的单位是m2,所以Y的单位是N/m2。故选(2)由图乙可知,螺旋测微器的读数为D=2mm+15.0×0.01mm=2.150mm,则橡皮筋处于原长时的直径为2.150mm。(3)依据F=kx可知,图像的斜率大小等