2019届高考物理一轮复习【 精选提优题】：7 实验 探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系

2019版高考物理一轮复习题精选

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7 实验 探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系

验证力的平行四边形定则

1.下列是某小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中准备完成的实验步骤．请你帮该小组按操作的先后顺序用字母排列出来：________. A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，作出F—x图线． B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0. C．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码 D．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺． E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式． F．解释函数表达式中常数的物理意义． 答案：DBCAEF 解析：第一步，安装实验装置，为D；第二步，记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0，以便计算弹簧的伸长量，为B；第三步，依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码，为C；第四步，画出图象，为A；第五步，写出关系式，为E；最后，解释函数表达式中常数的物理意义，为F.所以步骤为DBCAEF. 2．某同学利用如图a所示装置做探究弹簧弹力大小和其长度的关系的实验． (1)他通过实验得到如图b所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________cm，劲度系数k＝________N/m. (2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图c所示时，该弹簧的长度x＝________cm. 答案：(1)4 25 (2)16 解析：(1)如果以弹簧长度x为横坐标，弹力大小F为纵坐标，作出F－x图象，那么图象与横轴的截距表示弹簧的原长，图线的斜率表示弹簧的劲度系数，所以根据ΔF图象可知，该弹簧的原长x0＝4 cm，劲度系数k＝＝25 N/m；(2)弹簧秤的读数表Δx示弹力的大小，即F＝3.0 N，所以该弹簧的长度x＝x0＋＝16 cm. 2019版高考物理一轮复习题精选

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3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，钩码重力作为弹力F.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列图象中的( ) 答案：C 解析：考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，故选C. 4．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”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________． (2)弹簧的劲度系数为________． (3)分析图象，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为________． 答案：(1)10 cm (2)1 000 N/m (3)F＝1 000(L－0.10) (N)(L的单位为m) 解析：钩码的重力等于其对弹簧的拉力，又根据胡克定律F＝kx＝k(L－L0)，图线在横轴上的截距表示弹簧的原长，斜率表示弹簧的劲度系数，故L0＝10 cm，k＝40 N/m＝1 000 N/m，即F＝1 000(L－0.10) (N)(L的单位为m) 14－1010－25．在“探究求合力的方法”的实验中， (1)本实验采用的科学方法是 ( ) A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)其中的两个步骤是： ①在水平放置的木板上垫一张白纸并固定好，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两个弹簧测力计的读数F1和F2. ②只用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长量一样，记下此时弹簧测力计的读数F和细线的方向．以上两步骤均有疏漏，请指出疏漏之处： 在①中是________________________________________________________________________； 在②中是________________________________________________________________________． 2019版高考物理一轮复习题精选

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(3)在做“互成角度的两个力的合力”的实验中，用M、N两个弹簧测力计拉橡皮条的结点使其位于O处，此时α＋β＝90°，如图所示；然后保持M的读数不变，当α角由图中所示的值减小时，要使结点仍在O处，可采用的办法是( )

A．增大N的读数，减小β角 B．减小N的读数，减小β角 C．减小N的读数，增大β角 D．增大N的读数，增大β角

答案：(1)B (2)①没有记录两个弹簧测力计(或者力、细线)的方向 ②没有将结点再次拉至O点 (3)B

解析：

(1)在“探究求合力的方法”的实验中，所用的科学方法是等效替代法，选项B正确．(2)①中只记录了弹簧测力计示数的大小，没有标出弹簧测力计的方向；②中只用一个力拉时，应该让它与两个力拉时的效果相同，即忘记了将结点再次拉至O点．(3)根据题意，要使结点仍在O处，说明合力仍是不变的，M的大小不变，夹角α减小，由图可知，只能减小N的读数，减小β角的大小，选项B正确．

6．(1)如图甲为“探究求合力的方法”的实验装置．小张同学在实验中用a、b两弹簧测力计拉橡皮条，如图甲所示．他在实验操作中除了所用细绳套太短外，至少还有一处错误，请你帮他找出错误之处为______________________．(写出一条即可)

(2)小张同学修正错误后，重新进行了测量，在测量时，左、右两只弹簧测力计的读数如图乙所示，则左弹簧测力计的读数是________N，右弹簧测力计的读数是________N．若两根细线的夹角为90°，请你帮他在所给的方格纸(如图丙)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．

(3)小张同学实验后发现用一个弹簧测力计也能完成这个实验，请问他这个想法是否可行？________(填“是”或“否”)．

答案：(1)a弹簧测力计所用拉力太大，或b弹簧测力计拉力方向与细绳方向不一致

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(2)2.74 3.28 如图解析所示 (3)是

解析：(1)在该实验中，要正确测量弹力的大小和方向，同时作的平行四边形要大小适中，不能太小，以免增大误差，该同学在实验中的操作错误或不妥之处有：b弹簧测力计拉力方向与细绳方向不一致；a弹簧测力计的拉力太大，用一只弹簧测力计再次实验时可能会超量程．

(2)左弹簧测力计的读数是2.74 N，右弹簧测力计的读数是3.28 N．合力的图示如图所示．

(3)用一个弹簧测力计也能完成这个实验是可行的，两个分力先后两次测，用弹簧测力计拉其中一个细绳套时，用手拉另一个细绳套，保持结点位置不动，交换测量．

7．某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋来验证力的平行四边形定则，设计了如下实验：

(1)将橡皮筋的两端分别与两条细线相连，测出橡皮筋的原长；

(2)将橡皮筋一端细线用钉子固定在竖直板上M点，在橡皮筋的中点O再用细线系重物，自然下垂，如图甲所示；

(3)将橡皮筋另一端细线固定在竖直板上的N点，如图乙所示． 为完成实验，下述操作中必需的是( ) A．橡皮筋两端连接的细线长度必须相同

B．要测量图甲中橡皮筋Oa的长度和图乙中橡皮筋Oa、Ob的长度 C．M、N两点必须在同一高度处

D．要记录图甲中O点的位置及过O点的竖直方向

E．要记录图乙中结点O的位置，过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向 答案：BE 解析：橡皮筋两端连接的细线长度不用必须相同，M、N两点可以不在同一高度处，不需要记录图甲中O点的位置及过O点的竖直方向．由于已经测出橡皮筋的原长，只需要测量图甲中橡皮筋Oa的长度和图乙中橡皮筋Oa、Ob的长度，需要记录图乙中结点O的位置，过结点O的竖直方向及橡皮筋Oa、Ob的方向．操作中必需的是B、E.

8．某同学利用弹簧测力计和刻度尺来探究一条橡皮筋弹力和伸长量之间的关系，实验时使用了一条拉伸后粗细会明显变化的橡皮筋 .

(1)图甲中弹簧测力计的示数为________N；

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