第二章　22.实验：探究弹簧弹力与形变量的关系---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

这是一份第二章　22.实验：探究弹簧弹力与形变量的关系---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版），共13页。试卷主要包含了15，00，81，19，40等内容，欢迎下载使用。
1.(6分)某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0.25 m、开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F-l图线如图乙所示。
(1)(2分)由此图线可得出的结论是 。
(2)(4分)弹簧的劲度系数为 N/m，弹簧的原长l0= m。
答案 (1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比 (2)100 0.15
解析 (1)根据图像结合数学知识可知：在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比；
(2)根据胡克定律知F与l的关系式为：
F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0)，
从图像中可得直线的斜率为1 N/cm，截距为10 N，
故弹簧的劲度系数为k=1 N/cm=100 N/m，
由k(h-l0)=10 N，
得：l0=15 cm=0.15 m。
2.(7分)某同学用三根完全相同的弹簧设计了如下实验，以探究弹簧的劲度系数。
(1)(2分)将弹簧上端均固定在铁架台上相同高度的横杆上，甲装置用一根弹簧挂物块A，质量为m1，乙装置用另外两根弹簧挂大小相同但质量不同的物块B，质量为m2，在物块正下方的距离传感器可以测出物块到传感器的距离，此时刚好均为x1，如图所示，则m1是m2的 倍。
(2)(3分)只交换两物块的位置，此时甲装置的距离传感器显示为x2，弹簧相对原长的形变量为Δx1；乙装置中的每根弹簧相对原长的形变量为Δx2，则Δx1是Δx2的 倍。
(3)(2分)已知物块A质量m1=0.50 kg，当地重力加速度为9.8 m/s2，该同学测得x1=10 cm，x2=8 cm，则每根弹簧的劲度系数k= N/m。
答案 (1)0.5 (2)4 (3)245
解析 (1)两物块均受力平衡，则由受力分析及胡克定律可知甲、乙两装置弹簧伸长量相等，即k·Δx=m1g，2k·Δx=m2g，则m1m2=12，即m1是m2的0.5倍。
(2)交换位置后再分别对两物块受力分析，有k·Δx1=m2g，2k·Δx2=m1g，两式联立解得Δx1Δx2=41，即Δx1是Δx2的4倍。
(3)设弹簧不挂物块时，下端与距离传感器之间距离为h，则h=x1+Δx=x2+Δx1，又kΔx=m1g，kΔx1=2m1g，联立解得k=245 N/m。
3.(7分)如图为一同学利用压力传感器探究弹簧弹力与伸长量关系的装置示意图，水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物，左侧固定有竖直刻度尺。静止时弹簧上端的指针指示如图所示，表格中记录此时压力传感器的示数为6.00 N；竖直向上缓缓拉动弹簧，分别记录指针示数和对应的传感器示数如表中数据所示。
(1)(2分)补充完整表格中的直尺的示数为 cm；
(2)(5分)在以传感器示数FN为纵轴、指针示数x为横轴的坐标系中，描点画出FN-x图像，并根据图像，求得弹簧的弹性劲度系数为 N/m(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)12.20 (2)见解析图 83.3
解析 (1)直尺最小刻度代表1 mm，故应估读到最小分度的下一位，故读数为12.20 cm；
(2)根据表格数据，作出图像，如图所示，由题意知FN+F=mg，FN=mg-kΔx=mg-k(x-x0)，得图像的斜率绝对值为弹簧的劲度系数，由图像得k=ΔFΔx=60.194 0−0.122 0 N/m≈83.3 N/m。
传感器示数FN/N
6.00
4.00
3.00
1.00
0
指针示数x/cm

14.60
15.81
18.19
19.40