专题22探究弹簧伸长和弹力的关系实验备战2020高考物理2019届名校模拟好题分项版汇编教师版

11.（2019河南平顶山一模）晓天同学在做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，实验装置如图所示，所用的钩码每只质量为50g．他先测出不挂构码时弹簧的自然长度，再将8个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，并将数据填在表中，g取9．8m／s2（1）该同学测量弹簧水平放置时的自然长度略小于竖直悬挂时的自然长度，造成这种现象的原因主要是__________________；该同学描绘弹簧弹力F和伸长量x关系图线时，发现图线最后一部分不是直线，造成这种现象的主要原因可能是______________。（2）该同学描绘出弾资弹力F和弹簧的伸长量x的关系图线后，根据F和x关系图线的直线部分，求得该弹簧的劲度系数k=_______N/m。【参考答案】（1）弹簧自身重力的影响挂的钩码超过弹簧的弹性限度范围，弹簧弹力不再与形变量成正比（2）19N/m2.（5分）（2018高考全国理综I）如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为_______cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系2数为________N/m（保留3位有效数字）。【参考答案】3.775cm（2分）53.7N/m（3分）【命题意图】本题主要考查游标卡尺的读数，弹簧劲度系数的测量、胡克定律及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用教材上游标卡尺的使用和探究弹簧的伸长与形变量的关系实验知识的能力。【易错剖析】解答此题常见错误主要有：一是游标卡尺读数误差，或单位搞错导致错写成37.70；二是把重力加速度按照习惯用g=10m/s2代入计算导致错误；三是考虑采用图象法处理实验数据计算劲度系数耽误时间。3．（6分）（2019金考卷）某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图1所示，则：(1)通过图像得到弹簧的劲度系数__________N/m(2)为了用弹簧测定两木块A、B间的动摩擦因数，两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案________更合理。3②甲方案中，若A和B的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为4.0N，b的示数为10.0N，则A、B间的动摩擦因数为________。【参考答案】（1）300（2分）(2)甲（2分）(3)0.2（2分）【命题意图】本题考查研究弹力与弹簧形变量的关系和测量动摩擦因数实验，意在考查图线处理实验数据能力和方案选择。4.（2019四省八校联考）某学习小组利用若图1所示的装置做探究弹力和弹簧伸长的关系实验。实验中，先测出钩码不挂弹簧的长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中。（弹力未超过弹簧的弹性限度，取g=9.8m/s2）4（1）上表中记录数据中有一组数据在测量或记录时有错误，它是第组数据。（2）根据实验数据将对应的弹力大小计算出来并填入表内相应的空格内（保留3位有效数字）（3）在坐标纸中作出弹簧弹力大小F随弹簧总长度L之间的关系图象。（4）根据图线求得该弹簧的劲度系数k=N/m（保留2为有效数字）（5）考虑到弹簧自重对第一组数据的影响，弹簧的劲度系数k的实验测量值真实值。（填写“大于”、“小于”或“等于”）.【参考答案】(1)5(2)1.47(3)图象如图。（4）8.9（5）等于【命题意图】本题考查探究弹力与弹簧伸长的关系实验、图象法处理实验数据及其相关知识点。【解题思路】（1）从表格中的记录数据可以看出，所使用的刻度尺最小刻度为毫米，记录的数据应该包括估读到的0.1毫米位，测力计的最小刻度为0.01N，记录的数据应该包括估读到的0.001N位，所以第5组中数值31.2cm和1.18N均有错误。（2）由第1组和第3组数据可知弹簧伸长△x=24.60cm-18.00cm=6.60cm时，弹力为F=0.588N。由胡克定律可得弹簧的劲度系数k=588/66.0N/m=294/33N/m=8.909N/m。由第1组和第6组数据可知弹簧伸长△x=34.56cm-18.00cm=16.56cm时，弹力为F=k△x=8.909N/m×0.1656m=1.47N。55.（2018广东韶关二模）某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物，他对此行为表示强烈谴责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力。于是他准备了一个节目中类似的弹弓（如图甲），它每侧固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠质量为10g，直径为10mm。（1）他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验。由于实验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡皮管，记下它每一次的长度L及对应的拉力F大小，并在坐标纸画出图乙所示的图象。为了便于研究，他在老师的启发下将原图象拟合成如图丙所示，请你根据图象，计算出该单根橡胶管的原长L0______，劲度系数k______。（2）同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能(动能与最大横截面积的比值)超过1.8J/cm2就可被认定为枪支，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为Ep=12kx2在一次测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49cm长。请你估算弹珠离开弹弓时的比动能______(π取3，结果保留两位有效数字)【参考答案】（1）70N/m34cm（2）4.2J/cm266．(2018·深圳联考)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，记为________cm；(2)将质量50g的钩码逐个挂在弹簧Ⅰ的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x，可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数kⅡ＝________N/m；(取重力加速度g＝9.8m/s2)(3)图丙中，当弹簧Ⅰ的伸长量超过17cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第________个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧Ⅱ的劲度系数________(选填“有”或“没有”)影响(弹簧Ⅱ的弹性限度足够大)。【参考答案】(1)11.50(2)28(3)5没有【名师解析】(1)刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为11.50cm；(2)由图象中的数据可知，弹簧Ⅱ的形变量为Δx＝7.00cm时，拉力：F＝4×0.05×9.8N＝1.96N根据胡克定律知：k2＝FΔx＝1.967.00×10－2N/m＝28N/m；(3)由图象中的数据可知，当弹簧Ⅰ的伸长量为14cm时，对应的拉力是1.96N，所以其劲度系数：k1＝FΔx′＝1.9614.00×10－2N/m＝14N/m，弹簧Ⅰ的伸长量为17cm时，对应的拉力F′＝k1·Δx″＝14×0.17N＝2.38N，n＝72.389.80.050＝4.86，由此可知，挂上第5个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这时，弹簧Ⅱ的图线仍然是直线，说明对测量弹簧Ⅱ的劲度系数没有影响。7.(6分)（2019山东济南长清一中检测）某同学在做探究弹力跟弹簧长度的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应弹簧的长度，将数据填在了下面的表中。（弹力始终未超过弹性限度，取g=10m/s2）（1）由以上实验数据求得弹簧的劲度系数k=__________N/m。（2）由以上实验数据得出弹簧弹力大小F与长度L的关系式为__________。对应的函数关系图线与横轴（长度L）的交点代表__________。【参考答案】（1）20（2）f=0.2（L-6）；弹簧原长8．（2019长沙联考）(6分)如图所示，在“探究拉力做功与弹簧弹性势能增量的关系”实验中，轻弹簧左端固定，右端在水平拉力F作用下从A位置(弹簧原长位置)拉伸x到B位置，作出的F－x图象为过坐标原点O的直线，如图所示，实验过程中，弹簧始终处于弹性限度内。(1)F－x图象中，图线OP的斜率的物理意义是：___________。(2)根据所学知识，可以判断直角三角形PQO的面积的物理意义是：___________。(3)由此可推断，如果一劲度系数为k的轻弹簧，在弹性限度内，当其形变大小为x时，弹簧的弹性势能的表达式为Ep＝_______________。砝码质量m（g）0306090120150弹簧长度L（cm）6.007.509.0010.5012.0013.50弹力大小F（N）00.30.60.91.21.58【参考答案】(1)弹簧的劲度系数k(2)拉力F做的功(3)212kx【名师解析】(1)根据胡克定律可知F＝kx，则F－x图象中，图线OP的斜率的物理意义是：弹簧的劲度系数k。