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1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 物理力学实验专题7.3 探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系（基础篇）1.（2018广东韶关二模）某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物，他对此行为表示强烈谴责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力。于是他准备了一个节目中类似的弹弓（如图甲），它每侧固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠质量为10g，直径为10mm。（1）他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验。由于实验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡皮管，记下它每一次
2、的长度L及对应的拉力F大小，并在坐标纸画出图乙所示的图象。为了便于研究，他在老师的启发下将原图象拟合成如图丙所示，请你根据图象，计算出该单根橡胶管的原长L0_，劲度系数k_。（2）同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能 (动能与最大横截面积的比值)超过1.8J/cm2就可被认定为枪支，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为Ep=kx2在一次测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49cm长。请你估算弹珠离开弹弓时的比动能_(取3，结果保留两位有效数字) 2 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系(1)为完成实验，
3、还需要的实验器材有：_.(2)实验中需要测量的物理量有：_.(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点的原因是由于_(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系
4、式首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F解释函数表达式中常数的物理意义；G整理仪器请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_.3(2018深圳联考)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，记为_ cm；(2)将质量50 g的钩码逐个挂在弹簧的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x，可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧的劲度系数k_ N/m；(取重力加速度g9.8 m/s2)(3)图丙中，当弹簧的伸长量超过17 cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第_个钩码时，拉力已经超过它
5、的弹性限度，这对测量弹簧的劲度系数_(选填“有”或“没有”)影响(弹簧的弹性限度足够大)。4.（6分）在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。将弹簧的左端固定在桌面的“0”刻度处，弹簧的右端带有指针。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分别记录指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下钩码数（个）01234刻度尺的刻度x/cm10.8012.1513.4616.14（1） 当在弹簧下端挂上3个钩码时，指针所示位置如图所示，请将上表补充完整_（2）已知实验所用单个
6、钩码质量为100 g，当地重力加速度为9.8 m/s2，则该弹簧的劲度系数为_N/m。（结果保留3位有效数字）（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：_缺点在于：_5.（2017江西师大附中模拟）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F=kx,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.N/m D.Pa（2）.有一段横截面是圆形的橡皮筋,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
7、尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm,利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a应该是_(3).做出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=_N/m(4).这种橡皮筋的Y值等于_（Y的数值保留一位有效数字）6. （2018洛阳联考）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，
8、各指针的位置记为x0; 挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0212.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.81/k(m/N)0.00610.01790.02290.02960.0347（1）将表中数据补充完整： ， 。(N/m)（2）以n为横坐标，1/
9、k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/kn图像。（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的关系表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0的关系表达式为k= N/m。7某物理小组想要探究弹力和弹簧伸长的关系，并测量弹簧的劲度系数做法是先将弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧的一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下垂时，将指针指示的刻度值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度值记
10、作L2；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度值记作L7.测量记录如下表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度值/cm1.703.405.108.6010.3012.10(1)实验中，L3和L7两个值还没有记录，请你根据如图所示的指针位置将这两个测量值依次写出 ；(2)为了充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差分别计算出三个差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm，请你给出第4个差值d4L7L37.20 cm；(3)根据以上差值，可以计算出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量L，则L；(用d1、d2、d3、d4表示)(4)
11、计算弹簧的劲度系数k28 N/m.(g取9.8 m/s2)8把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，其示数为 cm；(2)将质量50 g的钩码逐个挂在弹簧的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧的劲度系数k N/m；(取重力加速度g9.8 m/s2)(3)图丙中，当弹簧的伸长量超过17 cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第5个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧的劲度系数 (填“有”或“没有”)影响(弹簧的弹性限度足够大)9.（2014全
12、国新课标理综II）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3-1（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0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.04
13、4.066.068.0510.0212.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.81/k(m/N)0.00610.01790.02290.02960.0347（1）将表中数据补充完整： ， 。（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/kn图像。（3）图3-1（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的关系表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0的关系表达式为k= N/m。图3-1(N/m)