- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：普通

四川省成都市郫都区2024-2025学年高一上学期11月期中物理试题

某同学通过查资料了解到劲度系数分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的弹簧互相并联后总的劲度系数为 $\text{[math]}$ ，为了测量两根材料不同、粗细不同、长度不同的轻弹簧的劲度系数，他做了以下实验

①将一根粗细均匀的杆竖直固定在水平面上，在其表面涂上光滑材料；

②如图（a）将轻弹簧 $\text{[math]}$ 套在竖直杆上，将轻弹簧 $\text{[math]}$ 套在弹簧 $\text{[math]}$ 外面，弹簧 $\text{[math]}$ 与杆之间以及弹簧 $\text{[math]}$ 与弹簧 $\text{[math]}$ 之间均有一定间隙；

③将刻度尺竖直固定在弹簧左侧，读出此时弹簧 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的长度；

④将金属圆环套在竖直杆上并轻轻放在弹簧上，待圆环平衡后从刻度尺上读出弹簧 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的长度；

⑤逐渐增加金属圆环个数，重复步骤④；

⑥根据实验数据得出弹簧上方所加金属圆环的重力 $\text{[math]}$ 及弹簧对应的形变量 $\text{[math]}$ ，通过计算机拟合出如图（b）所示的 $\text{[math]}$ 图像；实验过程中未超过弹簧的弹性限度。

回答下列问题：

（1）、弹簧 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的劲度系数分别为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（2）、若把弹簧 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 串接在一起，将一端固定在天花板上，另一端悬挂一重力为 $\text{[math]}$ 的物块，则物块静止时两弹簧的伸长量之和 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）。

举一反三

如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象，如图乙所示．则下列判断不正确的是（）

某同学用如图所示的装置来测量桌面光滑与粗糙两种情况下的轻质弹簧弹性势能的大小．实验过程如下：

⑴如图乙所示，用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度d为{#blank#}1{#/blank#}mm；

⑵将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端与带有遮光条的滑块相连，在桌面上合适位置固定光电门，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接；

⑶当桌面光滑时，滑块被处于压缩状态的弹簧弹射出去，若滑块质量为m，滑块上的遮光条通过光电门所用的时间为t，则弹簧弹射滑块的过程中释放的弹性勢能为{#blank#}2{#/blank#}（用m、d、t表示）；

⑷当桌面粗糙时，用滑块把弹簧压缩到某一位置，测量出滑块到光电门的距离x₀ ．释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t；再通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量m，重复操作，得出一系列滑块质量m与它通过光电门的时间t的值．根据这些数值，作出 $\text{[math]}$ ﹣ $\text{[math]}$ 图象，如图丙所示．已知当地的重力加速度为g，由图象可知，每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是E_p={#blank#}3{#/blank#}，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ={#blank#}4{#/blank#}．（用a、b、d、x₀、g表示）

某同学用图示实验装置来研究弹簧性势能与弹簧压缩量的关系，弹簧一端固定，另一端与一带有窄片的物块接触，让物块被不同压缩状态的弹簧射出去，沿光滑水平板滑行，途中安装一光电门，设重力加速度为g．

通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间的关系”实验，我们知道：在弹性限度内，弹簧弹力F与形变量x成正比，并且不同弹簧，其劲度系数也不同．某中学的探究学习小组从资料中查到：弹簧的劲度系数与弹簧的材料和形状有关．该学习小组想研究弹簧的劲度系数与弹簧原长的关系，现有A，B，C，D四根材料和粗细完全相同仅长度不同的弹簧．

在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置，测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F．实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的．用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F﹣﹣x图线如图所示．

在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧外力的弹性限度内进行的．用记录的外力F与弹簧的形变量x，作出F﹣x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为{#blank#}1{#/blank#} N/m，图线不过坐标原点的原因是由于{#blank#}2{#/blank#}．

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