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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 2-7實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系訓(xùn)練試題 新人教版 1．(單選)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)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(shù)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，F(xiàn)L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(jìn)行數(shù)據(jù)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項錯誤；用彈簧長度L代替x，F(xiàn)L圖線不過原點，故B項錯誤；在Fx圖象中圖象的斜率表示勁度系數(shù)的大小，故利用Fx直線可以求出k值，故C項正確；實驗時并非把所有點連到線上，而是讓盡量多的點坐落在直線上，不能坐落在直線上的盡量分布在直線的兩側(cè)，這樣可以剔除誤差比較大的點，故D項錯誤． 答案　C 2．(多選)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中關(guān)于操作步驟先后順序，下列說法正確的是(　　) A．先測量原長，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測量原長 C．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響 D．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重 解析　在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中由于彈簧的自重，水平放置和豎直懸掛，彈簧的長度不同，所以先豎直懸掛，后測量原長，這樣掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度減去原長能準(zhǔn)確反映伸長量，故A項錯誤，B項正確；先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重，故C項錯誤，D項正確． 答案　BD 3．(多選)在《探究彈簧伸長量與彈力關(guān)系》的實驗中，下列說法中正確的是(　　) A．測量彈簧原長時應(yīng)將彈簧平放于水平桌面 B．彈簧豎直懸掛于鐵架臺的橫梁上，刻度尺應(yīng)豎直固定在彈簧附近 C．在彈簧下端掛鉤碼時，不能掛太多鉤碼，以保證彈簧處于彈性限度內(nèi) D．若誤將彈簧總長l為橫坐標(biāo)，彈力F為縱坐標(biāo)，得到的Fl圖象，則根據(jù)該圖象無法得出彈簧的勁度系數(shù) 解析　測量彈簧原長時如果將彈簧平放于水平桌面，由于彈簧自身的重力作用豎直放置后要比平放測量增長，故A項錯誤；彈簧豎直懸掛于鐵架臺的橫梁上，刻度尺應(yīng)豎直固定在彈簧附近，故B項正確；彈簧下端所掛鉤碼不能太多，避免彈簧超過彈性限度，故C項正確；把彈簧總長作為橫坐標(biāo)，彈簧彈力作為縱坐標(biāo)作為圖象，圖象在橫軸上有截距，圖象斜率等于彈簧勁度系數(shù)，故D項錯誤． 答案　BC 4．(單選)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時，在彈性限度內(nèi)，懸掛15 N重物時，彈簧長度為0.16 m，懸掛20 N重物時，彈簧長度為0.18 m，則彈簧的原長L0和勁度系數(shù)k分別為(　　) A．L0＝0.02 m，k＝500 N/m B．L0＝0.10 m，k＝500 N/m C．L0＝0.02 m，k＝250 N/m D．L0＝0.10 m，k＝250 N/m 解析　F1＝k(L1－L0)，有15＝k(0.16－L0)；F2＝k(L2－L0)，有20＝k(0.18－L0)，聯(lián)立兩方程組，得：L0＝0.10 m，k＝250 N/m，故D項正確，A、B、C三項錯誤． 答案　D 5．(單選)某同學(xué)用如圖所示的裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗，他在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，同時用毫米刻度尺分別測出加掛不同鉤碼時彈簧的長度l.他測出的彈簧的彈力F(F的大小等于所掛鉤碼受到的重力)與彈簧的長度l的各組數(shù)據(jù)，并逐點標(biāo)注在如下圖所示的坐標(biāo)紙上．由圖象可知(　　) A．彈簧的彈力大小與彈簧長度成正比 B．彈簧的勁度系數(shù)與彈簧長度成正比 C．彈簧原長l0＝15.0010－2 m，彈簧的勁度系數(shù)k＝1.0102 N/m D．彈簧原長l0＝15.0010－2 m，彈簧的勁度系數(shù)k＝0.25102 N/m 解析　根據(jù)胡克定律，彈簧的彈力大小與彈簧的形變量成正比，故A項錯誤；彈簧的勁度系數(shù)只與本身性質(zhì)有關(guān)，與是否形變無關(guān)，故B項錯誤；用描點法作圖由下圖可知，當(dāng)F＝0時，彈簧原長l0＝15.0010－2 m，根據(jù)胡克定律，有F＝k(l－l0)，圖象的斜率大小為彈簧的勁度系數(shù)，所以k＝100 N/m，故C項正確，D項錯誤． 答案　C 6．(單選)我國在2011年發(fā)射了“天宮一號”飛行器，“天宮一號”可以被改造為一個短期有人照料的空間實驗室．有同學(xué)設(shè)想在“天宮一號”飛行器中進(jìn)行高中物理的部分實驗，你認(rèn)為可行的(　　) A．用彈簧秤驗證力的平行四邊形定則 B．用自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律 C．用砂桶拉動小車驗證牛頓第二定律 D．用彈簧懸掛鉤碼探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 解析　在“天宮一號”飛行器中，物體處于完全失重狀態(tài)，根據(jù)實驗時是否受到重力的影響來分析解答此題．用彈簧秤驗證力的平行四邊形定則的實驗不受重力影響，可以進(jìn)行，故A項正確；用自由落體運動驗證機(jī)械能守恒定律受重力影響，不可以進(jìn)行，故B項錯誤；用砂桶拉動小車驗證牛頓第二定律時，合力等于砂桶總重力，受重力影響，不可以進(jìn)行，故C項錯誤；用彈簧懸掛鉤碼探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時，彈簧的彈力等于鉤碼的重力，受重力影響，不可以進(jìn)行，故D項錯誤． 答案　A 7.某學(xué)校興趣小組的同學(xué)在研究彈簧彈力的時候，測得彈力的大小F和彈簧長度L關(guān)系如圖所示，試由圖線確定： (1)彈簧的原長為________m. (2)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. (3)彈簧伸長0.1米時，彈力的大小為________N. 解析　胡克定律公式F＝kx中，x是彈簧伸長或壓縮的長度，不是彈簧的長度． (1)由圖讀出，彈簧的彈力F＝0時，彈簧的長度為L0＝10 cm＝0.1 m，即彈簧的原長． (2)由圖讀出彈力為F1＝10 N，彈簧的長度為L1＝5 cm，彈簧壓縮的長度x1＝L0－L1＝5 cm＝0.05 m，由胡克定律，得彈簧的勁度系數(shù)為k＝200 N/m. (3)根據(jù)胡克定律，得F＝kx＝200 N/m0.1 m＝20 N. 答案　(1)0.1　(2)200　(3)20 8．以下是一位同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實驗．下列實驗步驟是這位同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請你幫這位同學(xué)按操作的先后順序，用字母排列出來是____________． A．以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來 B．記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L0 C．將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D．依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼 E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式 解析　解決本題的指導(dǎo)思想：先組裝器材，然后進(jìn)行實驗，最后數(shù)據(jù)處理，實驗步驟要符合事物發(fā)展邏輯，不可顛三倒四，順序的排列要有利于操作，有利于減小誤差．如在本實驗中要先固定彈簧，然后測量其原長，再在彈簧下端掛鉤碼，記錄不同鉤碼彈簧的不同長度，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對于儀器的整理可以做完實驗后進(jìn)行，也可以最后處理完數(shù)據(jù)后進(jìn)行，故實驗步驟為：CBDAE. 答案　CBDAE 9.大量事實表明：彈力的大小跟形變的大小有關(guān)．某同學(xué)為了探究“彈簧的彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系”對某一彈簧進(jìn)行了測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出了如圖所示的圖線．這根彈簧在正常使用時的勁度系數(shù)為________N/m. 解析　該圖象中橫坐標(biāo)為伸長量，縱坐標(biāo)為拉力，根據(jù)胡克定律得斜率為勁度系數(shù)，由此可求出k＝ N/m＝150 N/m. 答案　150 10．下表是某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中測得的幾組數(shù)據(jù)． 彈力F(N) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 伸長量x(cm) 2.30 5.08 6.88 9.80 12.50 (1)請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系圖象； (2)若彈簧的原長為40 cm，彈力F和彈簧的長度L(單位：米)的函數(shù)關(guān)系式為________． 解析　(1)在圖象上找出各對應(yīng)的點，然后用平滑的線連接，是過原點的直線，如下圖； (2)通過圖線可以看出，彈簧的彈力F和彈簧伸長量x之間的關(guān)系的圖線是過原點的直線，所以它們成正比關(guān)系．該直線的斜率即彈簧的勁度系數(shù)k＝＝ N/m≈23 N/m，彈力F和彈簧的長度L(單位：米)的函數(shù)關(guān)系式為：F＝k(L－L0)＝23(L－0.4) 答案　(1)如解析圖所示 (2)F＝23(L－0.4)(勁度系數(shù)k在19～23之間，均給分) 11．(2011安徽)為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的鉤碼．實驗測出了鉤碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對應(yīng)點已在下圖上標(biāo)出．(g取9.8 m/s2) (1)作出ml的關(guān)系圖線； (2)彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m. 解析　(1)如下圖所示 (2)根據(jù)圖象的斜率可以求得彈簧的勁度系數(shù)：Δmg＝kΔl，則k＝g＝9.8 N/m＝0.261 N/m(在0.248～0.262 N/m之間均正確) 答案　(1)如解析圖所示　(2)0.261 N/m(在0.248～0.262 N/m之間均正確) 12.某同學(xué)用如圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗．他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)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?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g＝9.8 m/s2) 鉤碼質(zhì)量m/102 g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 標(biāo)尺刻度x/10－2 m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在如圖所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線． (2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在________范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為________N/m. 解析　(1)描點作圖，如圖所示． (2)從圖象可以看出在0～4.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律．根據(jù)胡克定律F＝kx，得 k＝ N/m＝25 N/m. 答案　(1)如解析圖所示　(2)0～4.9 N,25 13．(xx廣東)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系． (1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)．彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(填“水平”或“豎直”)． (2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據(jù)如下表． 代表符號 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 數(shù)值cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________． (3)下圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”)． (4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2) 解析　(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向． (2)彈簧靜止時，記錄原長L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm. (3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時，x為0，所以x＝L－Lx. (4)由胡克定律F＝kΔx知，圖線斜率即為勁度系數(shù)k＝＝ N/m＝4.9 N/m，同理砝碼盤質(zhì)量m＝ kg＝0.01 kg＝10 g. 答案　(1)豎直，(2)靜止　L3　1 mm　(3)Lx (4)4.9,10