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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 每日一題(第04周)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系
高考頻度:★★★★☆
難易程度:★★★★☆
(xx·山西太原高一期末)在探究“弾力與彈簧伸長的關(guān)系”通過在懸掛彈簧下面加鉤碼,逐漸使彈簧伸長,得到以下數(shù)據(jù):
(1) 由數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出F–x 圖象;
(2) 由圖線可知,彈力F 與彈簧伸長x 的關(guān)系是_____。
(3)由圖線可求得彈簧的勁度系數(shù)k= _____N/m。
【參考答案】(1)見解析 (2)在彈性限度內(nèi),彈簧伸長與彈力成正比 (3)43
【名師點睛】根據(jù)表格中的彈簧與彈簧形變量,作出F–x的關(guān)系,得出彈力與形變量的關(guān)系,通
2、過圖線的斜率求出彈簧的勁度系數(shù)。
S1和S2分別表示勁度系數(shù)為k1和k2的兩根彈簧,k1>k2。a和b表示質(zhì)量分別為ma和mb的兩個小物體,ma>mb。將彈簧與小物體按如圖所示方式懸掛起來,現(xiàn)要求兩根彈簧的總長度最大,則應(yīng)使
A.S1在上,a在上
B.S1在上,b在上
C.S2在上,a在上
D.S2在上,b在上
(xx·山東齊河晏嬰高一期末)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,待彈簧停止振動時,長度記為L0,彈簧下端掛上砝碼盤時,長度
3、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:
(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或L1”)。
(4)由圖可知彈簧和的勁度系數(shù)為_________N/m;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取10 m/s2)。
解決如下問題:一輕彈簧豎直懸掛于深度為h=25.0 cm,且開口向下的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下端位于筒內(nèi)),如圖甲所示。已有的長度測量工具只能測出彈簧伸出筒的長度L?,F(xiàn)要測出彈簧的原長L0和彈簧的勁度系數(shù),通過改變L而測出對應(yīng)的彈力F,作出F–L圖線如圖乙
4、所示,則彈簧的勁度系數(shù)為k=______N/m,彈簧的原長L0=______m。
(xx·河北保定易縣中學(xué)高一期末)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,某同學(xué)采用的實驗裝置如下圖所示,彈簧彈力的大小等于所掛鉤碼的重力大小。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度L0,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應(yīng)的彈簧總長度L,總共獲得了6組實驗數(shù)據(jù)。
(1)該同學(xué)把6組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點標(biāo)在圖象中,請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)點作出F-L圖線;
(2)由此圖線可以得出該彈簧的自然長度L0=________cm,勁度系數(shù)k=________ N/m(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);
(3)該同學(xué)實
5、驗時把彈簧水平放置,與彈簧豎直懸掛相比較:
優(yōu)點是________________________;
缺點是________________________。
現(xiàn)要測量長50 m、橫截圓面積為400 cm2的新懸索能承受的最大拉力。由于懸索很長,抗斷拉力很大,直接測量很困難,故提供了同種材料制成的樣品進(jìn)行實驗探究。由胡克定律可知,在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力F與形變量x成正比,其比例系數(shù)與彈簧的長度、橫截面積及材料有關(guān)。因而猜想,懸索可能也遵循類似的規(guī)律。
(1)實驗中使用砝碼的重力作為拉力。由于懸索的重力不可忽略,為了避免懸索所受重力對實驗的影響。你認(rèn)為可行的措施為___________
6、_。
(2)經(jīng)過正確的實驗操作后,取得的數(shù)據(jù)如下表。
由實驗數(shù)據(jù)可知,懸索受到的拉力與懸索的伸長量成正比,其比例系數(shù)與__________和____________成正比。
【參考答案】
D 根據(jù)胡克定律F=kx可知,當(dāng)F=(ma+mb)g一定時,k和x成反比,故S2在上,上邊彈簧最長;S1在下,當(dāng)k一定時,F(xiàn)和x成正比,故a在下,b在上。
(1)豎直 (3)Lx (4)5.0 N/m
100 0.15
設(shè)彈簧原長為L0,則根據(jù)胡克定律有F=k(h–L0+L)=kL+k(h–L0),F(xiàn)–L圖象的斜率大小表示勁度系數(shù)大小,k=100 N/m;當(dāng)L=0時,F(xiàn)=10
7、N,代入方程可得L0=0.15 m。
(1)如圖所示 (2)5.0 20 (3)優(yōu)點:避免彈簧自身所受重力對實驗的影響;缺點:彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差。
(1)實驗中采用描點法,作出F–L的關(guān)系圖線如圖所示。
(2)當(dāng)彈力為零時,彈簧的形變量為零,此時彈簧的長度等于彈簧的原長,由圖讀出:彈簧的自然長度L0=5.0 cm;根據(jù)胡克定律知, ,可知圖線的斜率表示勁度系數(shù),則。
(3)優(yōu)點:避免彈簧自身所受重力對實驗的影響:缺點:彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差?。
【名師點睛】本題考查了學(xué)生作圖的能力,關(guān)鍵運用胡克定律分析F–L圖線的斜率表示勁度系數(shù),橫軸截距表示彈簧的原長。