备考2019年高考物理一轮专题：第9讲实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

修改时间：2018-09-20 浏览次数：268 类型：一轮复习编辑

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一、实验探究题

1. 在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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所受的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示，根据图象回答以下问题：

（1）弹簧的原长为m；

（2）弹簧的劲度系数为N/m．

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2. 王芳同学在研究弹簧的伸长与拉力大小的关系实验时，得到如下数据：
拉力的大小（N）
0
2
4
6
8
弹簧的长度（cm）
15
16
17
18
19
弹簧的伸长（cm）
0
实验结束后，加在弹簧自由端的拉力消失，弹簧长度回到15cm．
请你对表中的弹簧的长度数据进行研究，填写对应的弹簧的伸长数据．并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系，结论是：．

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3.
某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验．

（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（选填“水平”或“竖直”）方向．

（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由图线可得弹簧的原长x₀₌cm，劲度系数k=N/m，他利用本实验原理把弹簧做成一把弹簧秤，当示数如图丙所示时，该弹簧伸长的长度△x=cm．

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4. 曾经谣传2012年12月21日“世界末日”来临．有不少科学家在玛雅文化发祥地进行探索和研究，发现了一些散落在平整山坡上非常规则的不明圆柱体，有科学家认为是外星人带着玛雅人离开时留下的．对其力学性质进行研究，下表为其形变量x与所施加拉力F关系的实验数据
F/N
0.5
2
4.5
8
12.5
18
X/mm
1
2
3
4
5
6

（1）试猜想此不明圆柱体施加拉力F与其形变量x的关系

（2）如果想要验证猜想是否正确，应该画出下列哪种图象最能直观准确的表示两者之间的关系

A . F﹣x图象 B . F﹣x²图象 C . F²﹣x图象 D . F²﹣x²图象．

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5.
一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验，采用如图a所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x的图象如图b所示．（重力加速度g=10m/s²）

（1）利用图b中图象，可求得该弹簧的劲度系数为N/m．

（2）利用图b中图象，可求得小盘的质量为kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实值（选填“偏大”、“偏小”
或“相同”）．

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6. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．
①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△l为cm；
②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是；（填选项前的字母）
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线．图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是．

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7. 某同学用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据如表：（重力加速度g取9.8m/s²）
砝码质量m/10²g
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
标尺刻度x/10^﹣2m
15.00
18.94
22.82
26.78
30.66
34.60
42.00
54.50

（1）根据所测数据，在图乙中作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线．

（2）根据所测得的数据和关系曲线可判断，在 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．这种规格的弹簧劲度系数为N/m．

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8. 某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k．做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上．然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上，当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度值记作l₀ ，弹簧下端每增加一个50g的砝码时，指针示数分别记作l₁、l₂、…l₅ ， g取9.8m/s² ．

（1）下表记录的是该同学测出的5个值，其中l₀未记录．
代表符号
l₀
l₁
l₂
l₃
l₄
l₅
刻度值/cm

3.40
5.10
6.85
8.60
10.30
以砝码的数目n为纵轴，以弹簧的长度l为横轴，根据表格中的数据，在如下坐标纸中作出n﹣l图线．

（2）根据n﹣l图线，可知弹簧的劲度系数k=N/m．（保留2位有效数字）

（3）根据n﹣l图线，可知弹簧的原长l₀=cm．

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9. 对一根用新材料制成的金属杆M进行抗拉测量．这根金属杆长5cm，横截面积为1.0cm² ，设计要求使它受到拉力后的伸长量不超过原长的 $\text{[math]}$ ．由于这一拉力很大，杆又很长，直接测试有困难，现选用这种材料制成样品进行测试，得到不同情况下得伸长量如下表所示：
长度横截面积拉力 1000N 2000N 3000N 4000N
1m 0.10cm² 0.08cm 0.16 cm 0.24 cm 0.32 cm
2m 0.10cm² 0.16 cm 0.32 cm 0.48 cm 0.64 cm
1m 0.20cm² 0.04 cm 0.08 cm 0.12 cm 0.16 cm
2m 0.20cm² 0.08 cm 0.16 cm 0.24 cm 0.32 cm

（1）在设计和分析实验数据中，用到了我们学过的的科学研究方法．

（2）测试结果表明：样品受拉力作用后，其伸长量与样品的长度成比，与样品的横截面积成比．

（3）待测金属杆M能够允许承受的最大拉力为N．

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10.
利用研究弹力和弹簧伸长关系的实验，测定弹簧的劲度系数．用一测力计水平拉一端固定的弹簧，测出的几组弹力F与弹簧长度L对应的数据如表格所示：
F/N
1.10
1.50
2.00
2.80
3.40
4.00
L/cm
22.00
22.35
22.60
23.20
23.60
24.00

（1）在坐标图中作出此弹簧的F﹣L图线；

（2） F﹣L图线与L轴的交点横坐标表示；

（3）弹簧的劲度系数为N/m．

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11. 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，待弹簧时，长度记为L₀；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；

（3）
在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L₁至L₆ ，数据如下表．
代表符号
L₀
L_x
L₁
L₂
L₃
L₄
L₅
L₆
数值（cm）
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
如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“L_x”）．

（4）由图可知弹簧的劲度系数为N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为g．（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s²）

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拉力的大小（N）	0	2	4	6	8
弹簧的长度（cm）	15	16	17	18	19
弹簧的伸长（cm）	0

砝码质量m/10²g	0	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00	7.00
标尺刻度x/10^﹣2m	15.00	18.94	22.82	26.78	30.66	34.60	42.00	54.50

代表符号	l₀	l₁	l₂	l₃	l₄	l₅
刻度值/cm		3.40	5.10	6.85	8.60	10.30

长度	横截面积拉力	1000N	2000N	3000N	4000N
1m	0.10cm²	0.08cm	0.16 cm	0.24 cm	0.32 cm
2m	0.10cm²	0.16 cm	0.32 cm	0.48 cm	0.64 cm
1m	0.20cm²	0.04 cm	0.08 cm	0.12 cm	0.16 cm
2m	0.20cm²	0.08 cm	0.16 cm	0.24 cm	0.32 cm

F/N	1.10	1.50	2.00	2.80	3.40	4.00
L/cm	22.00	22.35	22.60	23.20	23.60	24.00

F/N	0.5	2	4.5	8	12.5	18
X/mm	1	2	3	4	5	6

代表符号	L₀	L_x	L₁	L₂	L₃	L₄	L₅	L₆
数值（cm）	25.35	27.35	29.35	31.30	33.4	35.35	37.40	39.30

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