物理必修 第一冊(cè)第二節(jié) 彈力課時(shí)練習(xí)

這是一份物理必修 第一冊(cè)第二節(jié) 彈力課時(shí)練習(xí)，共4頁(yè)。試卷主要包含了13，0－10，76－15，00　12，09－12，0 N/m等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.某同學(xué)在做“探究彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一輕彈簧豎直懸掛使其自然下垂，用刻度尺測(cè)出自然長(zhǎng)度；然后在彈簧下端懸掛鉤碼對(duì)其施加向下的拉力F，測(cè)出相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，再計(jì)算出彈簧的伸長(zhǎng)量x；改變拉力F的大小(在彈性限度之內(nèi))，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，作出F與x的關(guān)系圖線如圖所示，由圖線可求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)______ N/m。若測(cè)得彈簧的自然長(zhǎng)度為0.1 m，所用鉤碼的質(zhì)量均為50 g，當(dāng)掛3個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為_(kāi)_______m。(g取10 m/s2)
解析：由胡克定律及題圖知，圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，k＝eq \f(2,4×10－2) N/m＝50 N/m。當(dāng)掛3個(gè)鉤碼時(shí)，F(xiàn)＝3mg＝1.5 N，x＝eq \f(F,k)＝eq \f(1.5,50) m＝0.03 m，故彈簧的長(zhǎng)度x總＝x＋x0＝(0.03＋0.1)m＝0.13 m。
答案：50 0.13
2．某同學(xué)為了探究“彈簧的彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了下面的實(shí)驗(yàn)，他選擇的器材有：一根彈簧、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)繩、鐵釘、幾個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼質(zhì)量為100 g)、刻度尺。他的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．先將長(zhǎng)木板放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，有定滑輪的一端伸出桌外，并調(diào)水平
B．把彈簧的一端用鐵釘固定在長(zhǎng)木板上合適的位置
C．彈簧的另一端用細(xì)繩連接，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪可連接鉤碼
D．再掛上不同數(shù)量的鉤碼，用刻度尺量出對(duì)應(yīng)彈簧的總長(zhǎng)度，把數(shù)據(jù)記錄在他設(shè)計(jì)的表格中
(1)實(shí)驗(yàn)用的彈簧原長(zhǎng)L＝________。
(2)從他實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可以得出什么結(jié)論：______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以計(jì)算出該彈簧的勁度系數(shù)k＝________。
解析：(1)由表格可知，不掛鉤碼時(shí)彈簧原長(zhǎng)為10.0 cm。
(2)由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)增加1個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了1.1 cm；增加2個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了2.1 cm；當(dāng)增加3個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了3 cm；當(dāng)增加4個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)了4 cm；由此可知，在誤差允許范圍內(nèi)，彈簧產(chǎn)生的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比。
(3)由胡克定律F＝k·Δx可知，彈簧的勁度系數(shù)為k＝eq \f(F,Δx)＝eq \f(m4g,x4－x0)＝eq \f(4×100×10－3×10,?14.0－10.0?×10－2) N/m＝100.0 N/m。
答案：(1)10.0 cm (2)在誤差允許范圍內(nèi)，彈簧產(chǎn)生的彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比 (3)100.0 N/m
3．在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)把兩根彈簧按如圖甲所示連接起來(lái)進(jìn)行探究。
(1)某次測(cè)量如圖乙所示，指針示數(shù)為_(kāi)_______cm。
(2)在彈性限度內(nèi)，將50 g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如下表所示。用表中數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(重力加速度g取10 m/s2)，由表中數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。
解析：(1)由題圖乙可知刻度尺的分度值為0.1 cm，指針示數(shù)為16.00 cm。
(2)由胡克定律F＝kx，結(jié)合題表中數(shù)據(jù)可得3mg＝k1(LA4－LA1)，則k1＝eq \f(3mg,LA4－LA1)＝eq \f(3×50×10－3×10,?27.76－15.71?×10－2) N/m≈12.4 N/m，同理也能計(jì)算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。
答案：(1)16.00 (2)12.4 能
4.(2021·廣東高考)某興趣小組測(cè)量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)，緩沖裝置如圖所示，固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個(gè)質(zhì)量為200 g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個(gè)從管口滑進(jìn)，每滑進(jìn)一個(gè)鋼球，待彈簧靜止，記錄管內(nèi)鋼球的個(gè)數(shù)n和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度尺示數(shù)L0，數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計(jì)算彈簧壓縮量，進(jìn)而計(jì)算其勁度系數(shù)。
(1)利用ΔLi＝Li＋3－Lieq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(i＝1，2，3))計(jì)算彈簧的壓縮量：ΔL1＝6.03 cm，ΔL2＝6.08 cm，ΔL3＝________cm，壓縮量的平均值eq \x\t(ΔL)＝eq \f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm。
(2)上述eq \x\t(ΔL)是管中增加________個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量。
(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80 m/s2，該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
解析：(1)根據(jù)壓縮量的變化量為ΔL3＝L6－L3＝(18.09－12.05)cm＝6.04 cm。壓縮量的平均值為eq \x\t(ΔL)＝eq \f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝eq \f(6.03＋6.08＋6.04,3) cm＝6.05 cm。
(2)因ΔLi是相差3個(gè)鋼球的壓縮量之差，則所求平均值為管中增加3個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量。
(3)根據(jù)鋼球的平衡條件有3mgsin θ＝k·eq \x\t(ΔL)，解得k＝eq \f(3mgsin θ,\x\t(ΔL))＝eq \f(3×0.2×9.8×sin 30°,6.05×10－2) N/m≈48.6 N/m。
答案：(1)6.04 6.05 (2)3 (3)48.6
5．在探究彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖甲所示，將刻度尺水平放置，將輕彈簧的一端固定，另一端與力傳感器連接，其伸長(zhǎng)量通過(guò)刻度尺測(cè)得，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表格所示。
(1)以x為橫坐標(biāo)、F為縱坐標(biāo)，在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系圖線。
(2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______。(保留三位有效數(shù)字)
解析：
(1)描點(diǎn)作圖，如圖所示。
(2)根據(jù)圖像，該直線為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線，即彈力與伸長(zhǎng)量成正比，圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，k＝eq \f(ΔF,Δx)＝75.0 N/m。
答案：(1)見(jiàn)解析圖 (2)75.0 N/m(73.0～77.0 N/m均可)
6．某同學(xué)做“探究彈簧彈力的大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.75 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量Δl為_(kāi)_______ cm。
(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________(填選項(xiàng)前的字母)。
A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一個(gè)鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重
B．隨機(jī)增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重
(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是______________________________________。
解析：(1)由題圖乙標(biāo)尺刻度可知示數(shù)l2＝14.65 cm，Δl＝l2－l1＝6.90 cm。
(2)為防止彈簧超出彈性限度，應(yīng)逐一增掛鉤碼，即逐漸增加鉤碼的重量，故A正確。
(3)由題圖丙知AB段伸長(zhǎng)量與彈力不成線性關(guān)系，主要原因是彈簧彈力超出彈簧的彈性限度。
答案：(1)6.90(6.88～6.92均可) (2)A (3)彈簧彈力超出彈簧的彈性限度
鉤碼個(gè)數(shù)
0
1
2
3
4
彈簧總長(zhǎng)度/cm
10.0
11.1
12.1
13.0
14.0
鉤碼重量/N
0
1
2
3
4
鉤碼個(gè)數(shù)
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
n
1
2
3
4
5
6
Ln/cm
8.04
10.03
12.05
14.07
16.11
18.09
伸長(zhǎng)量x/(×10－2 m)
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
彈力F/N
1.50
2.93
4.55
5.98
7.50