高考物理一轮复习每日一题第04周探究弹力和弹簧伸长的关系
5页1、7月24日 探究弹力和弹簧伸长的关系高考频度:难易程度:(2017山西太原高一期末)在探究“弾力与弹簧伸长的关系”通过在悬挂弹簧下面加钩码,逐渐使弹簧伸长,得到以下数据:(1) 由数据在坐标系中作出Fx 图象;(2) 由图线可知,弹力F 与弹簧伸长x 的关系是_。(3)由图线可求得弹簧的劲度系数k= _N/m。【参考答案】(1)见解析 (2)在弹性限度内,弹簧伸长与弹力成正比 (3)43【名师点睛】根据表格中的弹簧与弹簧形变量,作出Fx的关系,得出弹力与形变量的关系,通过图线的斜率求出弹簧的劲度系数。S1和S2分别表示劲度系数为k1和k2的两根弹簧,k1k2。a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体,mamb。将弹簧与小物体按如图所示方式悬挂起来,现要求两根弹簧的总长度最大,则应使AS1在上,a在上BS1在上,b在上CS2在上,a在上DS2在上,b在上(2017山东齐河晏婴高一期末)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。(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_方向(填“水平”或“竖直”);(2)弹簧自然悬挂,待弹簧停止振动时,长度记为L0,弹簧下端挂上
2、砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表:(3)下图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0或Lx或L1”)。(4)由图可知弹簧和的劲度系数为_N/m;(结果保留两位有效数字,重力加速度取10 m/s2)。解决如下问题:一轻弹簧竖直悬挂于深度为h=25.0 cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内),如图甲所示。已有的长度测量工具只能测出弹簧伸出筒的长度L。现要测出弹簧的原长L0和弹簧的劲度系数,通过改变L而测出对应的弹力F,作出FL图线如图乙所示,则弹簧的劲度系数为k=_N/m,弹簧的原长L0=_m。(2017河北保定易县中学高一期末)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,某同学采用的实验装置如下图所示,弹簧弹力的大小等于所挂钩码的重力大小。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度L,总共获得了6组实验数据。(1)该同学把6组数据对应的点标在图象中,请你根据这些数据点作出FL图线; (2)由此图线可以得出该弹簧的自
3、然长度L0_cm,劲度系数k_ N/m(计算结果保留两位有效数字); (3)该同学实验时把弹簧水平放置,与弹簧竖直悬挂相比较:优点是_;缺点是_。现要测量长50 m、横截圆面积为400 cm2的新悬索能承受的最大拉力。由于悬索很长,抗断拉力很大,直接测量很困难,故提供了同种材料制成的样品进行实验探究。由胡克定律可知,在弹性限度内,弹簧的弹力F与形变量x成正比,其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。因而猜想,悬索可能也遵循类似的规律。(1)实验中使用砝码的重力作为拉力。由于悬索的重力不可忽略,为了避免悬索所受重力对实验的影响。你认为可行的措施为_。(2)经过正确的实验操作后,取得的数据如下表。由实验数据可知,悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比,其比例系数与_和_成正比。【参考答案】D 根据胡克定律F=kx可知,当F=(ma+mb)g一定时,k和x成反比,故S2在上,上边弹簧最长;S1在下,当k一定时,F和x成正比,故a在下,b在上。(1)竖直 (3)Lx (4)5.0 N/m100 0.15设弹簧原长为L0,则根据胡克定律有F=k(hL0+L)=kL+k(hL0),FL图象的斜率大小表示劲度系数大小,k=100 N/m;当L=0时,F=10 N,代入方程可得L0=0.15 m。(1)如图所示 (2)5.0 20 (3)优点:避免弹簧自身所受重力对实验的影响;缺点:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。(1)实验中采用描点法,作出FL的关系图线如图所示。(2)当弹力为零时,弹簧的形变量为零,此时弹簧的长度等于弹簧的原长,由图读出:弹簧的自然长度L0=5.0 cm;根据胡克定律知, ,可知图线的斜率表示劲度系数,则。(3)优点:避免弹簧自身所受重力对实验的影响:缺点:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。【名师点睛】本题考查了学生作图的能力,关键运用胡克定律分析FL图线的斜率表示劲度系数,横轴截距表示弹簧的原长。
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