2021高考物理二轮复习 第二章 微专题15 实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系

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1．(2019·河北张家口市上学期期末)某同学用如图1甲所示装置探究弹力和弹簧伸长量的关系，实验步骤如下：
图1
①测出不挂钩码时弹簧的自然长度；
②将1个钩码挂在弹簧的下端，测出弹簧总长度L;
③将2、3、4个钩码逐个挂在弹簧的下端，重复②.
(1)该同学测量后把数据描点在坐标系图乙中，请你帮助该同学作出F－L图线．
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.(结果均保留一位小数)
2．(2019·广东深圳市4月第二次调研)某实验小组要测量轻弹簧的劲度系数，实验装置如图2(a)．将弹簧悬挂在固定铁架台上，毫米刻度尺竖直固定在弹簧旁，在弹簧下端挂上钩码，多次改变钩码质量m，读出钩码静止时固定在挂钩上的指针对应的刻度尺示数l.当钩码质量为200 g时，指针位置如图(b)所示．用所测数据在m－l坐标系描点如图(c)．取g＝9.8 m/s2.回答下列问题：
图2
(1)图(b)中指针对应的刻度尺示数为________ cm；
(2)在图(c)中将钩码质量为200 g时所对应的数据点补上，并作出m－l图线；
(3)根据图线算出弹簧的劲度系数为________N/m(结果取三位有效数字)．
3．(2019·四川资阳市一诊)在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图3甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中．
图3
(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量间的关系图线；
(2)由图乙中描绘的关系图线求得这一弹簧的劲度系数为________．(结果保留三位有效数字)
答案精析
1．(1)见解析图
(2)5.0 25.0(24.9～25.1均可)
解析 (1)作出F－L图像如图所示；(2)由图像可知该弹簧的原长L0＝5.0 cm，劲度系数k＝eq \f(F,Δx)＝eq \f(2.5,15－5×10－2) N/m＝25.0 N/m.
2．(1)18.50(18.48～18.52) (2)见解析图
(3)24.5(24.0～25.0)
解析 (1)由题图(b)可知，刻度尺的分度值为0.1 cm，则读数为18.50 cm；
(2)钩码质量为200 g时对应的弹簧长度为18.50 cm，m－l图线如图所示．
(3)根据k＝eq \f(ΔF,Δx)可知，弹簧的劲度系数k＝eq \f(ΔF,Δx)＝eq \f(Δmg,Δx)＝eq \f(0.3×9.8,22.50－10.50×10－2) N/m＝24.5 N/m.
3．(1)见解析图 (2)75.0 N/m
解析 (1)描点作图，如图所示．
(2)根据图像，该直线为过原点的倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，图像的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝eq \f(ΔF,Δx)＝75.0 N/m.伸长量x/cm
2
4
6
8
10
弹力F/N
1.50
2.93
4.55
5.98
7.50