高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.1 探究弹力和弹簧伸长量的关系、验证力的平行四边形定则（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.1 探究弹力和弹簧伸长量的关系、验证力的平行四边形定则（2份，原卷版+解析版），共32页。

（1）实验小组进行了如下主要的实验步骤，正确的顺序是____________
A．按图安装实验器材，弹簧分别与手机和上螺栓连接，手机重心和弹簧在同一竖直线；
B．重复上述操作；
C．手掌托着手机缓慢下移，当手机与手分离时，打开手机中的位移传感器软件；
D．根据钩码数量及对应手机下降高度的数值画图像；
E．在手机下方悬挂等重钩码，缓慢释放，当钩码平衡时记录下手机下降的高度x。
（2）根据表格中的数据，在答题纸图中描点作出钩码数量与手机位移图像；( )
（3）根据图像可得出弹簧弹力与弹簧伸长量的关系是________________________；
（4）已知每个钩码的质量为，重力加速度，由图像可以求得弹簧的劲度系数为____________。
（5）实验中未考虑弹簧自身受到的重力，这对弹簧劲度系数的测量结果____________（选填“有”或“无”）影响，说明理由________________________。
2．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。
（1）在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是_________。
A．N B． C． D．
（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋（注意不是橡皮圈），应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。首先利用刻度尺测得橡皮筋的自然长度，利用测量工具测得橡皮筋未受到拉力时的直径，那么该测量工具应该是_____________。
A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器
C．10分度的游标卡尺 D．50分度的游标卡尺
（3）接着他在橡皮筋下端悬挂钩码继续实验，当悬挂钩码的质量为m时，测得橡皮筋长度为，已知当地重力加速度为g，则计算这种橡皮筋的Y值的表达式为_____________（用D、、、m、g表示）。
3．某物理学习小组用如图甲所示装置来测量轻质弹簧的劲度系数（实验中弹簧始终未超过弹性限度）。将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L0的轻质弹簧的上端固定在O点，下端挂一重物。用与白纸平行的水平力（由拉力传感器显示其大小）作用于结点N，静止时记录下N点的位置a。回答下列问题：

（1）若拉力传感器显示的拉力大小为F，用刻度尺测得ON的长度为L及N点与O点的水平距离为x，则轻质弹簧的劲度系数为________（用所测物理量表示）。
（2）若换用另一个原长相同的轻质弹簧，重复上述过程，记录静止时N点的位置b，发现O、a、b三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则________。
A．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大 B．两次拉力传感器显示的拉力示数相同
C．第二次所用的轻质弹簧的劲度系数小 D．第二次所用的轻质弹簧的劲度系数大
4．在一定受力范围内，可以认为橡皮筋也像弹簧一样，伸长量x与弹力F成正比，即，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。
（1）在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是______。
A．N B．m C．Pa D．N/m
（2）为测杨氏模量，小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置。主要实验步骤如下：
①查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g；
②将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表：
③根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；
请作出图象______，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数______N/m。（g取10m/s2结果保留两位有效数字）
④利用测量工具测得橡皮筋的长度L和橡皮筋未受到拉力时的直径D，进一步算出杨氏模量数值。
5．某同学要测一橡皮条的劲度系数，同时验证力合成的平行四边形定则。提供的器材有：一个弹簧测力计、重物、刻度尺、橡皮条、贴有白纸的方木板。
实验步骤如下：
①如图所示，将方木板竖直固定，将橡皮条上端固定在木板上的O点；
②用弹簧测力计竖直提起重物，静止时读出示数为；
③将三根细线Pa、Pb、Pc结于P点，a端系在橡皮条下端，c端空置，量出此时P到O的长度为，在b端挂上重物，静止时P到O的长度为；
④以O为圆心，以为半径，画一圆弧，用弹簧测力计勾住c端，在板面内沿圆弧缓慢拉动，调整拉力方向，使结点沿圆弧移到图中所示的位置，记录该位置及绳方向和弹簧测力计示数大小F及方向；
⑤在白纸上点以为长度作为橡皮条拉力的大小，并按同样的标度方法作出Pb拉力及F的图示；以橡皮条拉力和Pb拉力为邻边做平行四边形。
（1）橡皮条的劲度系数为______（用所测物理量符号表示）；
（2）若绳Pb拉力与橡皮条拉力所夹的对角线长度为______，且其方向与弹簧测力计拉力的方向______，则平行四边形定则成立。
6．某同学独自一人进行“研究共点力的合成”这一实验。因无法同时拉两个弹簧测力计并记录拉力的方向和大小，该同学的实验操作步骤如下：
①在木板上固定白纸，橡皮筋的一端用图钉固定在木板上A点，另一端系上两根带绳套的细绳，在白纸上标出某标记点“O”；
②先将细绳1的绳套拉至另一标记点“B”并用图钉固定，再用弹簧测力计拉细绳2，将橡皮筋的另一端拉至“O”点并使两细绳间有一定的夹角，如图所示。记录此时弹簧测力计的示数及细绳2的方向（沿OC方向）；
③松开细绳1的绳套端，用弹簧测力计拉细绳2，再次将橡皮筋的另一端拉到“O”点，记录此时弹簧测力计的示数及细绳2的方向（沿图中虚线方向）；
④______，记录此时弹簧测力计的示数；
⑤确定标度，作出三个力的图示，观察这些力的图示间的几何关系；
⑥改变标记点“O”、“B”的位置，重复上述实验过程，多次实验。
（1）请写出在上述步骤中遗漏了什么环节：______；
（2）为完成这一实验，这位同学应在步骤④中进行的操作过程为：______；
（3）这位同学根据记录的三个力、和作图，下列图示符合这位同学的实验过程的是______。
A．B．C．D．
（4）这位同学想进一步进行合力与分力对应关系的探究，他在完成实验步骤①、②后，保持橡皮筋的另一端仍在“O”点并缓慢改变细绳2的方向，观察到弹簧测力计的读数逐渐增大，则两细绳间夹角的变化情况为______。
7．某同学做“探究求合力的方法”的实验，如图甲所示，在水平桌面上，将轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力、、三力的共同作用，静止于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去、，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它静止于O点，如图丙所示。
（1）以下说法正确的是______。
A． 实验过程中、间的夹角要适当的大一些
B．用一个力F单独拉住小圆环时，小圆环可以不在O点
C．实验时必须记录、的方向
D．实验前弹簧秤要进行机械调零
（2）①在探究过程中应用了______的物理方法。
②若实验中，用A、B两只弹簧测力计把橡皮条上的结点拉到某一位置O，这时AO、BO间夹角，如图所示，现改变弹簧测力计A的拉力方向，使角减小，但不改变它的拉力大小，那么要使结点仍被拉到O点，就应调节弹簧测力计B拉力的大小及角，在下列调整方法中，可行的方法是______。
A．增大B的拉力和角 B．增大B的拉力，角不变
C．增大B的拉力，减小角 D．B的拉力大小不变，增大角
8．甲、乙两实验小组分别利用传感器，弹簧测力计来探究力的合成规律，装置如图所示。
（1）甲、乙两实验小组的木板须在竖直平面内的是_______（选填“甲”或“乙”），实验中须保持O点位置不变的是_________（选填“甲”或“乙”）。
（2）甲实验中测得两传感器的拉力分别为，，钩码总重力为G，下列数据不能完成实验的是_________
A．
B．
C．
D．
（3）乙实验中保持O点的位置不变，初始时，现使角不变，β角缓慢增大至90°。则此过程中，有关两弹簧测力计示数，的变化，下列说法正确的是_________
A．减小、减小
B．增大、增大
C．减小、先减小后增大
D．增大、先减小后增大
钩码数目n
1
2
3
4
5
6
手机位移
0.49
1.01
1.51
1.99
2.39
2.51
序号
1
2
3
4
5
硬币数量n/枚
5
10
15
20
25
长度l/cm
10.51
12.02
13.54
15.05
16.56