高中物理人教版 (新课标)必修12 弹力同步练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修12 弹力同步练习题，共7页。试卷主要包含了8 m/s2)，05 cm，0 N;则由胡克定律可知，012 2 m/N，85，60，81等内容，欢迎下载使用。

1.(15分)(1)某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图甲所示,图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图,示数l1=____cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是________。作出F-x曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系。
(2)该同学更换弹簧,进行重复实验,得到如图丙所示的弹簧弹力F与伸长量x的关系图线,由此可求出该弹簧的劲度系数为________N/m。图线不过原点的原因是_______________________。
【解析】(1)由毫米刻度尺的读数方法可知图乙中的读数为:25.85 cm;本实验中需要求的是弹簧的形变量,故还应测量弹簧的原长。
(2)由图像可知,斜率表示弹簧的劲度系数,k= N/m=200 N/m;图线不过原点的原因是弹簧有自重,使弹簧变长。
答案:(1)25.85 弹簧未挂钩码的长度
(2)200 弹簧有自重
【补偿训练】
某同学在探究弹力和弹簧伸长的关系,并测定弹簧的劲度系数k。主要实验步骤如下:将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将毫米刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好指在刻度尺上。当弹簧自然下垂时,指针的指示值记作L0;弹簧下端挂一个钩码时,指针的指示值记作L1;弹簧下端挂两个钩码时,指针的指示值记作L2……;挂七个钩码时,指针的位置如图所示,指针的指示值记作L7。已知每个钩码的质量均为50 g,测量记录表:
(1)实验中,L7的值还未读出,请你根据上图将这个测量值填入记录表中________。
(2)为充分利用测量数据,该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,分别计算出了四个差值:d1=L4-L0,d2=L5-L1,d3=L6-L2,d4=L7-L3。
(3)根据以上差值,可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量ΔL。ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为ΔL=______________。
(4)计算弹簧的劲度系数k=____________N/m。(g取9.8 m/s2)
【解析】(1)尺的最小分度值为1 mm,刻度尺读数:L7=14.05 cm
(3)根据以上差值,可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量ΔL。ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为:
ΔL==
(4)根据胡克定律有:m0g=kL,充分利用测量数据,k===28 N/m
答案:(1)14.05 (3) (4)28
2.(15分)某同学利用如图甲装置做“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验。
(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持________状态。
(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度l的关系图线,由此图线可得弹簧的劲度系数k=______N/m。
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计,当弹簧测力计上的示数如图丙所示时,该弹簧的长度l=________cm。
【解析】(1)弹簧是竖直的,要减小测量误差,刻度尺必须与弹簧平行,故刻度尺要保持竖直状态。
(2)弹力为零时,弹簧处于原长,故由图像可知,弹簧的原长为l0=4 cm;当弹簧的弹力为2 N时,弹簧的长度为l=8 cm,伸长量为x=4 cm,根据胡克定律F=kx,有:k== N/m=50 N/m;
(3)由题图丙可知,弹簧测力计的拉力为3.0 N;则由胡克定律可知:x′= m=
6 cm,弹簧的长度l=6 cm+4 cm=10 cm。
答案:(1)竖直 (2)50 (3)10
3.(20分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,某同学采用的实验装置如图所示,弹簧弹力的大小等于所挂钩码的重力大小。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度L,总共获得了6组实验数据。
(1)该同学把6组数据对应的点标在图像中,请你根据这些数据点作出F -L图线。
(2)由此图线可以得出该弹簧的自然长度L0=____cm,劲度系数k=________N/m
(计算结果保留两位有效数字)。
(3)该同学实验时把弹簧水平放置,与弹簧竖直悬挂相比较:
优点是____________________________________________;
缺点是_____________________________________________。
【解析】(1)实验中采用描点法,作出F-L的关系图线如图所示。
(2)当弹力为零时,弹簧的形变量为零,此时弹簧的长度等于弹簧的原长,由图读出:弹簧的自然长度L0=5.0 cm。
根据胡克定律知,k==,可知图线的斜率表示劲度系数,则k==
20 N/m
(3)优点:避免弹簧自身所受重力对实验的影响;
缺点:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。
答案:(1)
(2)5.0 20 (3)避免弹簧自身所受重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差
【补偿训练】
1.某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。
(1)将表中数据补充完整:①________,②________。
(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出–n图线。
(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=________N/m。
(4)该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=________N/m。
【解析】(1)①中k===81.7 N/m;
②= m/N=0.012 2 m/N
(2)图线如图:
(3)由图线可知直线的斜率为,故直线方程满足=n,即k=(N/m)(在～之间均可)
(4)由于60匝弹簧的总长度为11.88 cm;则n匝弹簧的原长满足=,代入k=可得:k=(在～之间均可)
答案:(1)81.7 0.012 2 (2)图见解析
(3)(在～之间均可) (4)(在～之间均可)
2.某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在________(选填“水平”或“竖直”)方向。
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧________时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如表:
表中有一个数值记录不规范,代表符号为______。由表可知所用刻度尺的最小分度值为________。
(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码
的质量,横轴是弹簧长度与________(选填“L0”或“Lx”)的差值。
(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)。
【解析】(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。
(2)表中有一个数值记录不规范,尺的最小分度值为1 mm,所以长度L3应为
33.40 cm,由表可知所用刻度尺的最小刻度为1 mm。
(3)在砝码盘中每次增加10 g砝码,所以弹簧的形变量应该是弹簧长度与Lx的差值。
(4)充分利用测量数据k==4.9 N/m,通过图和表可知L0=25.35 cm,Lx=27.35 cm
所以砝码盘的质量为m==10 g
答案:(1)竖直 (2)稳定 L3 1 mm (3)Lx
(4)4.9 10代表
符号
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
刻度数
值/cm
1.70
3.40
5.10
6.85
8.60
10.30
12.10
P1
P2
P3
P4
P5
P6
x0(cm)
2.04
4.06
6.06
8.05
10.03
12.01
x(cm)
2.64
5.26
7.81
10.30
12.93
15.41
n
10
20
30
40
50
60
k(N/m)
163
①
56.0
43.6
33.8
28.8
(m/N)
0.006 1
②
0.017 9
0.022 9
0.029 6
0.034 7
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值(cm)
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30