《高考备考指南 理科综合 物理》课件-实验2

第二章实验二1．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等【答案】AB【解析】本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B．2．在“探究弹力和弹簧伸长关系”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的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图所示．根据图像回答以下问题．(1)弹簧的原长为________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图像，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________________．【答案】(1)10cm(2)1000N/m(3)F＝1000(L－0.10)N【解析】由题图知，当不挂钩码时，弹簧长10cm，即弹簧原长为10cm，弹簧的劲度系数等于图像的斜率，即k＝eq\f(40,14－10×10－2)N/m＝1000N/m，由数学函数关系可得弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为F＝1000(L－0.10)3.(2017届衡阳三模)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．甲乙丙(1)如图甲所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如表，由数据算得劲度系数k＝______N/m.(g取9.8m/s砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小相等．(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为________．(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙所示，由图可知，v与x成__________关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的__________成正比．【答案】(1)50(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方【解析】(1)表格中，当50g时，弹簧长度为8.62cm，当100g时，弹簧长度为7.63cm，当150g时，弹簧长度为6.66cm，根据胡克定律得F＝kΔx，设弹簧的劲度系数为k，原长为x0，则列式0.05×9.8＝k(x0－0.0862)，0.1×9.8＝k(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；当释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能．(4)根据v与x的关系图可知，图线经过原点，且是倾斜直线，则v与x成正比．由动能表达式，动能与速度的大小平方成正比，而速度的大小与弹簧的压缩量成正比，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比．4．(2017届温州二模)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的关系图像；(3)由图像求出该弹簧的劲度系数为_______N/m、弹簧的原长为______cm.(结果均保留3位有效数字)【答案】(1)63.60(2)如图所示(3)24.355.2【解析】(1)由图可知，刻度尺的最小分度为0.1cm，故读数为(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图像如图所示．(3)由胡克定律可知，图像的斜率表示劲度系数，则可知k＝eq\f(1.7,0.62－0.55)N/m＝24.3N/m.图像与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知，原长为55.2cm.5．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝4.6cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x钩码个数12345弹力F/N1.02.03.04.05.0弹簧的长度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根据表中数据在下图中作出F－x图线；(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝______N/m；(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是______________________．【答案】(1)如下图所示(2)50(3)弹簧自身重力的影响【解析】(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上．这时所作直线应尽量多地通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧．明显与其他的点相差很远的点应该舍去．该题中所给出数据恰好可以在一条直线上，所以直接描点由刻度尺作图即可．(2)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比．由ΔF＝kΔx得k＝eq\f(ΔF,Δx)＝50N/m，即图线的斜率为弹簧的劲度系数．(3)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样，平放时稍短一些．量取L0时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长．6．(2017届高安校级模拟)某同学利用图甲所示装置来研究弹簧弹力与形变的关系.设计的实验如下：A、B是质量均为m0的小物块，A、B间由轻弹簧相连，A的上面通过轻绳绕过两个定滑轮与一个轻质挂钩相连．挂钩上可以挂上不同质量的物体C．物块B下放置一压力传感器．物体C右边有一个竖直的直尺，可以测出挂钩的下移的距离．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度g＝9.8m/s2(1)不悬挂物块C，让系统保持静止，确定挂钩的位置O，并读出压力传感器的示数F0；(2)每次挂上不同质量的物块C，用手托出，缓慢释放．测出系统稳定时挂钩相对O点下移的距离xi，并读出相应的压力传感器的示数Fi；(3)以压力传感器示数为纵轴，挂钩下移距离为横轴，根据每次测量的数据，描点作出F－x图像如图乙所示．①由图像可知，在实验误差范围内，可以认为弹簧弹力与弹簧形变量成________(填“正比”“反比”或“不确定关系”)；②由图像可知：弹簧劲度系数k＝________N/m；③如果挂上物块C的质量mC＝3m0，并由静止释放．当压力传感器的示数为零时，物块C的速度v0＝【解析】①对B分析，根据平衡有F弹＋mg＝F，可知F与弹簧弹力成线性关系，又F与x成线性关系，可知弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比．②由题意可知，F－x图线斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数，则k＝eq\f(19.6,0.2)N/m＝98N/m.③未挂物块C时，弹簧处于压缩，弹力等于m0g，当压力传感器示数为零时，可知弹簧处于伸长状态，弹力为m0g，可知弹簧的压缩量和伸长量相等，则弹簧的弹性势能不变，根据系统机械能守恒知，(mC－m0)gh＝eq\f(1,2)(mC＋m0)v2，因为h＝0.2m，mC＝3m0，代入数据解得v0＝7．(2017届永州模拟)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”时，某同学把两根轻弹簧按如图甲所示连接起来进行探究．(1)某次测量结果如图乙所示，指针示数为______cm.(2)在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表格所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m，弹簧Ⅱ的劲度系数为________N/m(取g＝10m/s2钩码数1234LA/cm15.7119.7123.7027.70LB/cm29.9635.7641.5547.34【解析】(1)指针示数为16.00(2)表格中的数据可知，当弹力的变化量ΔF＝0.5N时，弹簧形变量的变化