2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 3.3實(shí)驗(yàn) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 3.3實(shí)驗(yàn) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 新人教版必修1 1．在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”中，關(guān)于操作步驟先后順序，下列說(shuō)法正確的(　　) A．先測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)，后豎直懸掛 B．先豎直懸掛，后測(cè)量彈簧的原長(zhǎng) C．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響 D．先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自身重量 解析　由于彈簧自身重量的影響，彈簧平放時(shí)的長(zhǎng)度與豎直懸掛時(shí)的長(zhǎng)度不同，豎直懸掛時(shí)長(zhǎng)度更長(zhǎng)一些．由于實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧始終處于豎直狀態(tài)，故彈簧長(zhǎng)度一直受自重影響，所以測(cè)量原長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)測(cè)量彈簧豎直懸掛時(shí)的長(zhǎng)度，B、D項(xiàng)正確． 答案　BD 2．在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，彈簧彈力的大小為F，彈簧的形變量(伸長(zhǎng)量或壓縮量)為x，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)中k的具體數(shù)值只能用逐個(gè)計(jì)算的方法求出來(lái)，而沒(méi)有其他的方法 B．如果沒(méi)有測(cè)出彈簧原長(zhǎng)，用彈簧長(zhǎng)度L代替x，F(xiàn)L圖線也是過(guò)原點(diǎn)的一條直線 C．利用Fx直線可求出k值 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)要把所有點(diǎn)連到線上，才能探索得到真實(shí)規(guī)律 解析　該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以采用圖象法，并非只能用逐個(gè)計(jì)算的方法來(lái)求k，故A錯(cuò)誤；用彈簧長(zhǎng)度L代替x，F(xiàn)L圖線不過(guò)原點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；在Fx圖象中圖象的斜率表示勁度系數(shù)的大小，故利用Fx直線可以求出k值，故C正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)并非把所有點(diǎn)連到線上，而是讓直線盡量多的穿過(guò)各點(diǎn)，不能穿過(guò)的盡量分布在圖象的兩側(cè)，這樣可以剔除誤差比較大的點(diǎn)，故D錯(cuò)誤．故選C. 答案　C 圖335 3．一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力F與彈簧長(zhǎng)度L的圖象．如圖335所示，下列表述正確的是(　　) A．a(chǎn)的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng) B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比 解析　在圖象中橫截距表示彈簧的原長(zhǎng)，故b的原長(zhǎng)比a的長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，故a的勁度系數(shù)比b的大，故B正確，C錯(cuò)誤；彈簧的彈力滿足胡克定律，彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯(cuò)誤，故選B. 答案　B 4．如圖336甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧長(zhǎng)度的形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象(如圖乙)．則下列判斷正確的是(　　) 圖336 A．彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長(zhǎng)度成正比 B．彈簧長(zhǎng)度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比 C．該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D．該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變 解析　由乙圖可知F＝kx，即彈簧的彈力和彈簧的形變量成正比，不與彈簧長(zhǎng)度成正比，A錯(cuò)誤，B正確；由k＝＝N/m＝200 N/m，C正確；Fx圖線的斜率對(duì)應(yīng)彈簧的勁度系數(shù)，而x>0和x<0時(shí)的斜率相同，故D正確. 答案　BCD 5．某同學(xué)在研究學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識(shí)解決了如下問(wèn)題：一輕彈簧豎直懸掛在某一深度為h＝25.0 cm，且開(kāi)口向下的小筒中(沒(méi)有外力作用時(shí)彈簧的下部分位于筒內(nèi)，但測(cè)力計(jì)可以與彈簧的下端接觸)，如圖甲所示．如果本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)出筒的下端彈簧的長(zhǎng)度L.現(xiàn)要測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過(guò)改變L而測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈力F，作出 FL變化的圖線如圖乙所示，則彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m，彈簧的原長(zhǎng)L0＝________cm. 圖337 解析　根據(jù)胡克定律F＝k(h＋L－L0)＝kL＋k(h－L0)，從圖中知道當(dāng)L＝0時(shí)，F(xiàn)＝10 N；當(dāng)L＝10 cm時(shí)，F(xiàn)＝20 N；將其代入方程聯(lián)立得k＝100 N/m，L0＝15.0 cm. 答案　100　15.0 6．某同學(xué)用如圖338所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(g取9.8 m/s2) 圖338 (1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在圖339坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線． 圖339 (2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在______N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系滿足胡克定律．這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m. 解析　(1)根據(jù)表格中的各組數(shù)據(jù)在xm圖象上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連接這些點(diǎn)，作出的圖象如圖所示． (2)根據(jù)作出的圖線可知，鉤碼質(zhì)量在0～500 g范圍內(nèi)圖線是直線，表明彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系滿足胡克定律．在這個(gè)范圍內(nèi)的曲線上找到相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，利用這兩點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)k＝＝N/m＝25.00 N/m. 答案　(1)見(jiàn)解析圖　(2)0～4.9　25.00 7．用納米技術(shù)處理過(guò)的材料叫納米材料，其性質(zhì)與處理前相比會(huì)發(fā)生很多變化，如機(jī)械性能會(huì)成倍地增加，對(duì)光的反射能力會(huì)變得非常低，熔點(diǎn)會(huì)大大降低，甚至有特殊的磁性質(zhì)．現(xiàn)有一種納米合金絲，欲測(cè)定其伸長(zhǎng)量x與所受拉力F、長(zhǎng)度L的關(guān)系． (1)測(cè)量上述物理量需要的主要器材有：________、________等． (2)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)請(qǐng)寫(xiě)出x與F、L間的關(guān)系式：x＝________.(若用到比例系數(shù)，可用k表示．假設(shè)實(shí)驗(yàn)中合金絲直徑的變化可忽略) (3)在研究并得到上述關(guān)系的過(guò)程中，主要運(yùn)用的科學(xué)研究方法是________(只需寫(xiě)出一種)． (4)若有一根由上述材料制成的粗細(xì)相同的合金絲的長(zhǎng)度為20 cm，使用中要求其伸長(zhǎng)量不能超過(guò)原長(zhǎng)的百分之一，那么這根合金絲能承受的最大拉力為_(kāi)_______N. 解析　(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力的大小，用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度． (2)由題目所給數(shù)據(jù)分析可知：當(dāng)力一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和長(zhǎng)度成正比；當(dāng)長(zhǎng)度一定時(shí)，伸長(zhǎng)量和力成正比，故有x＝kFL(取一組數(shù)據(jù)驗(yàn)證，式中的k不為零)． (3)研究伸長(zhǎng)量與拉力、長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，可以先控制其中一個(gè)量不變，如長(zhǎng)度不變，再研究伸長(zhǎng)量和拉力的關(guān)系，這種方法稱為控制變量法．這是物理實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要研究方法． (4)代入表中數(shù)據(jù)把式中的k求出，得k＝0.000 8 N－1，再代入已知數(shù)據(jù)，L＝20 cm，x＝0.2 cm，可求得最大拉力F＝12.5 N. 答案　(1)彈簧測(cè)力計(jì)　刻度尺　(2)kFL　(3)控制變量法　(4)12.5