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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 第4講 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版 1．在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是(　　)． A．彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D．用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等 解析　本題主要考查使用彈簧時應(yīng)注意的問題． 本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目，以改變彈簧的拉力，來探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，所以選A、B. 答案　AB 2．在“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長L的關(guān)系圖象，如圖1所示．根據(jù)圖象回答以下問題． 圖1 (1)彈簧的原長為________． (2)彈簧的勁度系數(shù)為________． (3)分析圖象，總結(jié)出彈簧彈力F跟彈簧長度L之間的關(guān)系式為________． 解析　由題圖知，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧長10 cm，即彈簧原長為10 cm；彈簧的勁度系數(shù)等于圖象的斜率，即k＝ N/m＝1 000 N/m，由數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可得彈簧彈力F跟彈簧長度L之間的關(guān)系式為F＝1 000(L－0.10) N. 答案　(1)10 cm　(2)1 000 N/m　(3)F＝1 000(L－0.10) N 3．用如圖2甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測 彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個鉤碼時，繩上一定點(diǎn)P對應(yīng)刻度如下圖乙中ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點(diǎn)對應(yīng)刻度如下圖乙中cd虛線所示，已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，掛三個鉤碼時彈簧的形變量為________cm. 圖2 解析　增加一個鉤碼，彈簧的拉力增加ΔF＝mg＝0.49 N，彈簧的伸長量增加Δx＝7 mm＝710－3 m，故彈簧的勁度系數(shù)為k＝＝ N/m＝70 N/m. 掛三個鉤碼時， x′＝＝ m＝2.1010－2 m ＝2.10 cm. 答案　70　2.10 4．某同學(xué)利用如圖3(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持________狀態(tài)． (2)他通過實(shí)驗(yàn)得到如下圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線．由此圖線可得該彈簧的原長x0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m. (3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如下圖(c)所示時，該彈簧的長度x＝________ cm. 圖3 解析　(1)為了刻度尺讀數(shù)準(zhǔn)確，要求刻度尺保持豎直．(2)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，可知：圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長，即x0＝4 cm；圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k＝50 N/m.(3)由胡克定律可得：F＝k(x－x0)，代入數(shù)據(jù)得x＝10 cm. 答案　(1)豎直　(2)4　50　(3)10 5．某實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)時，先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長L0＝4.6 cm，再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一只鉤碼均記下對應(yīng)的彈簧的長度x，數(shù)據(jù)記錄如下表所示. 鉤碼個數(shù) 1 2 3 4 5 彈力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 彈簧的長度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖4中作出Fx圖線； 圖4 (2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k＝________N/m； (3)圖線與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是_________________________________________. 解析　(1)用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長量的關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)誤差，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描成的點(diǎn)有時不會完全在一條直線上．這時所作直線應(yīng)盡量多的通過這些點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)盡量均勻分布在所作直線兩側(cè)．明顯與其他的點(diǎn)相差很遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)該舍去．該題中所給出數(shù)據(jù)恰好可以在一條直線上，所以直接描點(diǎn)由刻度尺作圖即可． (2)在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比．由ΔF＝kΔx得k＝＝50 N/m，即圖線的斜率為彈簧的勁度系數(shù)． (3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時的長度與平放時的長度不一樣，平放時稍短一些．量取L0時，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長． 答案　(1)如下圖所示 (2)50　(3)彈簧自身重力的影響