2019-2020年高中物理 題組訓練 3.3實驗 探究彈力與彈簧伸長量的關系 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 題組訓練 3.3實驗 探究彈力與彈簧伸長量的關系 新人教版必修1 1．在“探究彈力與彈簧伸長量的關系”中，關于操作步驟先后順序，下列說法正確的(　　) A．先測量彈簧的原長，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測量彈簧的原長 C．先后順序對實驗結果無影響 D．先后順序對實驗結果的影響程度取決于彈簧的自身重量 解析　由于彈簧自身重量的影響，彈簧平放時的長度與豎直懸掛時的長度不同，豎直懸掛時長度更長一些．由于實驗時彈簧始終處于豎直狀態(tài)，故彈簧長度一直受自重影響，所以測量原長時，應測量彈簧豎直懸掛時的長度，B、D項正確． 答案　BD 2．在“探究彈力和彈簧伸長的關系”實驗中，彈簧彈力的大小為F，彈簧的形變量(伸長量或壓縮量)為x，下列說法正確的是(　　) A．實驗中k的具體數值只能用逐個計算的方法求出來，而沒有其他的方法 B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，FL圖線也是過原點的一條直線 C．利用Fx直線可求出k值 D．實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實規(guī)律 解析　該實驗中進行數據處理，可以采用圖象法，并非只能用逐個計算的方法來求k，故A錯誤；用彈簧長度L代替x，FL圖線不過原點，故B錯誤；在Fx圖象中圖象的斜率表示勁度系數的大小，故利用Fx直線可以求出k值，故C正確；實驗時并非把所有點連到線上，而是讓直線盡量多的穿過各點，不能穿過的盡量分布在圖象的兩側，這樣可以剔除誤差比較大的點，故D錯誤．故選C. 答案　C 圖335 3．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，使用兩條不同的輕質彈簧a和b，得到彈力F與彈簧長度L的圖象．如圖335所示，下列表述正確的是(　　) A．a的原長比b的長 B．a的勁度系數比b的大 C．a的勁度系數比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比 解析　在圖象中橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比a的長，故A錯誤；斜率表示彈簧的勁度系數k，故a的勁度系數比b的大，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯誤，故選B. 答案　B 4．如圖336甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧長度的形變量與彈簧產生的彈力大小的關系圖象(如圖乙)．則下列判斷正確的是(　　) 圖336 A．彈簧產生的彈力和彈簧的長度成正比 B．彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比 C．該彈簧的勁度系數是200 N/m D．該彈簧受到反向壓力時，勁度系數不變 解析　由乙圖可知F＝kx，即彈簧的彈力和彈簧的形變量成正比，不與彈簧長度成正比，A錯誤，B正確；由k＝＝N/m＝200 N/m，C正確；Fx圖線的斜率對應彈簧的勁度系數，而x>0和x<0時的斜率相同，故D正確. 答案　BCD 5．某同學在研究學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧豎直懸掛在某一深度為h＝25.0 cm，且開口向下的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下部分位于筒內，但測力計可以與彈簧的下端接觸)，如圖甲所示．如果本實驗的長度測量工具只能測出筒的下端彈簧的長度L.現要測出彈簧的原長L0和彈簧的勁度系數，該同學通過改變L而測出對應的彈力F，作出 FL變化的圖線如圖乙所示，則彈簧的勁度系數為________N/m，彈簧的原長L0＝________cm. 圖337 解析　根據胡克定律F＝k(h＋L－L0)＝kL＋k(h－L0)，從圖中知道當L＝0時，F＝10 N；當L＝10 cm時，F＝20 N；將其代入方程聯立得k＝100 N/m，L0＝15.0 cm. 答案　100　15.0 6．某同學用如圖338所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗．他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數據列表如下：(g取9.8 m/s2) 圖338 (1)根據所測數據在圖339坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與鉤碼質量m的關系曲線． 圖339 (2)根據所測得的數據和關系曲線可以判斷，在______N范圍內彈力大小與彈簧伸長量關系滿足胡克定律．這種規(guī)格彈簧的勁度系數為________N/m. 解析　(1)根據表格中的各組數據在xm圖象上標出相應的點，然后用平滑曲線連接這些點，作出的圖象如圖所示． (2)根據作出的圖線可知，鉤碼質量在0～500 g范圍內圖線是直線，表明彈力大小與彈簧伸長量關系滿足胡克定律．在這個范圍內的曲線上找到相距較遠的兩點，利用這兩點的坐標值計算彈簧的勁度系數k＝＝N/m＝25.00 N/m. 答案　(1)見解析圖　(2)0～4.9　25.00 7．用納米技術處理過的材料叫納米材料，其性質與處理前相比會發(fā)生很多變化，如機械性能會成倍地增加，對光的反射能力會變得非常低，熔點會大大降低，甚至有特殊的磁性質．現有一種納米合金絲，欲測定其伸長量x與所受拉力F、長度L的關系． (1)測量上述物理量需要的主要器材有：________、________等． (2)若實驗中測得的數據如下表所示，根據這些數據請寫出x與F、L間的關系式：x＝________.(若用到比例系數，可用k表示．假設實驗中合金絲直徑的變化可忽略) (3)在研究并得到上述關系的過程中，主要運用的科學研究方法是________(只需寫出一種)． (4)若有一根由上述材料制成的粗細相同的合金絲的長度為20 cm，使用中要求其伸長量不能超過原長的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為________N. 解析　(1)用彈簧測力計測量力的大小，用刻度尺測量長度． (2)由題目所給數據分析可知：當力一定時，伸長量和長度成正比；當長度一定時，伸長量和力成正比，故有x＝kFL(取一組數據驗證，式中的k不為零)． (3)研究伸長量與拉力、長度的關系時，可以先控制其中一個量不變，如長度不變，再研究伸長量和拉力的關系，這種方法稱為控制變量法．這是物理實驗中的一個重要研究方法． (4)代入表中數據把式中的k求出，得k＝0.000 8 N－1，再代入已知數據，L＝20 cm，x＝0.2 cm，可求得最大拉力F＝12.5 N. 答案　(1)彈簧測力計　刻度尺　(2)kFL　(3)控制變量法　(4)12.5