2016高考物理总复习 2-7实验 探究弹力和弹簧伸长的关系训练试题 新人教版

1．(单选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，弹簧弹力的大小为F，弹簧的形变量(伸长量或压缩量)为x，下列说法正确的是(　　)

A．实验中k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来，而没有其他的方法

B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F­L图线也是过原点的一条直线

C．利用F­x直线可求出k值

D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律

解析　该实验中进行数据处理，可以采用图象法，并非只能用逐个计算的方法来求k，故A项错误；用弹簧长度L代替x，F­L图线不过原点，故B项错误；在F­x图象中图象的斜率表示劲度系数的大小，故利用F­x直线可以求出k值，故C项正确；实验时并非把所有点连到线上，而是让尽量多的点坐落在直线上，不能坐落在直线上的尽量分布在直线的两侧，这样可以剔除误差比较大的点，故D项错误．

答案　C

2．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是(　　)

A．先测量原长，后竖直悬挂

B．先竖直悬挂，后测量原长

C．先后顺序对实验结果无影响

D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重

解析　在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中由于弹簧的自重，水平放置和竖直悬挂，弹簧的长度不同，所以先竖直悬挂，后测量原长，这样挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度减去原长能准确反映伸长量，故A项错误，B项正确；先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重，故C项错误，D项正确．

答案　BD

3．(多选)在《探究弹簧伸长量与弹力关系》的实验中，下列说法中正确的是(　　)

A．测量弹簧原长时应将弹簧平放于水平桌面

B．弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺应竖直固定在弹簧附近

C．在弹簧下端挂钩码时，不能挂太多钩码，以保证弹簧处于弹性限度内

D．若误将弹簧总长l为横坐标，弹力F为纵坐标，得到的F­l图象，则根据该图象无法得出弹簧的劲度系数

解析　测量弹簧原长时如果将弹簧平放于水平桌面，由于弹簧自身的重力作用竖直放置后要比平放测量增长，故A项错误；弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺应竖直固定在弹簧附近，故B项正确；弹簧下端所挂钩码不能太多，避免弹簧超过弹性限度，故C项正确；把弹簧总长作为横坐标，弹簧弹力作为纵坐标作为图象，图象在横轴上有截距，图象斜率等于弹簧劲度系数，故D项错误．

答案　BC

4．(单选)探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N重物时，弹簧长度为0.16 m，悬挂20 N重物时，弹簧长度为0.18 m，则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为(　　)

A．L0＝0.02 m，k＝500 N/m

B．L0＝0.10 m，k＝500 N/m

C．L0＝0.02 m，k＝250 N/m

D．L0＝0.10 m，k＝250 N/m

解析　F1＝k(L1－L0)，有15＝k(0.16－L0)；F2＝k(L2－L0)，有20＝k(0.18－L0)，联立两方程组，得：L0＝0.10 m，k＝250 N/m，故D项正确，A、B、C三项错误．

答案　D

5．(单选)某同学用如图所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验，他在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，同时用毫米刻度尺分别测出加挂不同钩码时弹簧的长度l.他测出的弹簧的弹力F(F的大小等于所挂钩码受到的重力)与弹簧的长度l的各组数据，并逐点标注在如下图所示的坐标纸上．由图象可知(　　)

A．弹簧的弹力大小与弹簧长度成正比

B．弹簧的劲度系数与弹簧长度成正比

C．弹簧原长l0＝15.00×10－2 m，弹簧的劲度系数k＝1.0×102 N/m

D．弹簧原长l0＝15.00×10－2 m，弹簧的劲度系数k＝0.25×102 N/m

解析　根据胡克定律，弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比，故A项错误；弹簧的劲度系数只与本身性质有关，与是否形变无关，故B项错误；用描点法作图由下图可知，当F＝0时，弹簧原长l0＝15.00×10－2 m，根据胡克定律，有F＝k(l－l0)，图象的斜率大小为弹簧的劲度系数，所以k＝100 N/m，故C项正确，D项错误．

答案　C

6．(单选)我国在2011年发射了“天宫一号”飞行器，“天宫一号”可以被改造为一个短期有人照料的空间实验室．有同学设想在“天宫一号”飞行器中进行高中物理的部分实验，你认为可行的(　　)

A．用弹簧秤验证力的平行四边形定则

B．用自由落体运动验证机械能守恒定律

C．用砂桶拉动小车验证牛顿第二定律

D．用弹簧悬挂钩码探究弹力和弹簧伸长的关系

解析　在“天宫一号”飞行器中，物体处于完全失重状态，根据实验时是否受到重力的影响来分析解答此题．用弹簧秤验证力的平行四边形定则的实验不受重力影响，可以进行，故A项正确；用自由落体运动验证机械能守恒定律受重力影响，不可以进行，故B项错误；用砂桶拉动小车验证牛顿第二定律时，合力等于砂桶总重力，受重力影响，不可以进行，故C项错误；用弹簧悬挂钩码探究弹力和弹簧伸长的关系时，弹簧的弹力等于钩码的重力，受重力影响，不可以进行，故D项错误．

答案　A

7.某学校兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L关系如图所示，试由图线确定：

(1)弹簧的原长为________m.

(2)弹簧的劲度系数为________N/m.

(3)弹簧伸长0.1米时，弹力的大小为________N.

解析　胡克定律公式F＝kx中，x是弹簧伸长或压缩的长度，不是弹簧的长度．

(1)由图读出，弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度为L0＝10 cm＝0.1 m，即弹簧的原长．

(2)由图读出弹力为F1＝10 N，弹簧的长度为L1＝5 cm，弹簧压缩的长度x1＝L0－L1＝5 cm＝0.05 m，由胡克定律，得弹簧的劲度系数为k＝200 N/m.

(3)根据胡克定律，得F＝kx＝200 N/m×0.1 m＝20 N.

答案　(1)0.1　(2)200　(3)20

8．以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验．下列实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是____________．

A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(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式

解析　解决本题的指导思想：先组装器材，然后进行实验，最后数据处理，实验步骤要符合事物发展逻辑，不可颠三倒四，顺序的排列要有利于操作，有利于减小误差．如在本实验中要先固定弹簧，然后测量其原长，再在弹簧下端挂钩码，记录不同钩码弹簧的不同长度，最后进行数据处理，对于仪器的整理可以做完实验后进行，也可以最后处理完数据后进行，故实验步骤为：CBDAE.

答案　CBDAE

9.大量事实表明：弹力的大小跟形变的大小有关．某同学为了探究“弹簧的弹力F和弹簧伸长量x的关系”对某一弹簧进行了测试，根据测得的数据绘出了如图所示的图线．这根弹簧在正常使用时的劲度系数为________N/m.

解析　该图象中横坐标为伸长量，纵坐标为拉力，根据胡克定律得斜率为劲度系数，由此可求出k＝N/m＝150 N/m.

答案　150

10．下表是某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中测得的几组数据．

 (2)若弹簧的原长为40 cm，弹力F和弹簧的长度L(单位：米)的函数关系式为________．

解析　(1)在图象上找出各对应的点，然后用平滑的线连接，是过原点的直线，如下图；

(2)通过图线可以看出，弹簧的弹力F和弹簧伸长量x之间的关系的图线是过原点的直线，所以它们成正比关系．该直线的斜率即弹簧的劲度系数k＝＝N/m≈23 N/m，弹力F和弹簧的长度L(单位：米)的函数关系式为：F＝k(L－L0)＝23×(L－0.4)

答案　(1)如解析图所示

(2)F＝23×(L－0.4)(劲度系数k在19～23之间，均给分)

11．(2011·安徽)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的钩码．实验测出了钩码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在下图上标出．(g取9.8 m/s2)

(1)作出m­l的关系图线；

(2)弹簧的劲度系数为__________N/m.

解析　(1)如下图所示

(2)根据图象的斜率可以求得弹簧的劲度系数：Δmg＝kΔl，则k＝g＝×9.8 N/m＝0.261 N/m(在0.248～0.262 N/m之间均正确)

答案　(1)如解析图所示　(2)0.261 N/m(在0.248～0.262 N/m之间均正确)

12.某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g＝9.8 m/s2)

(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为________N/m.

解析　(1)描点作图，如图所示．

(2)从图象可以看出在0～4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．根据胡克定律F＝kx，得

k＝N/m＝25 N/m.

答案　(1)如解析图所示　(2)0～4.9 N,25

13．(2012·广东)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________方向(填“水平”或“竖直”)．

(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，数据如下表．

(3)下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________的差值(填“L0”或“Lx”)．

(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)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．

(2)弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1 mm.

(3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx.

(4)由胡克定律F＝kΔx知，图线斜率即为劲度系数k＝＝N/m＝4.9 N/m，同理砝码盘质量m＝kg＝0.01 kg＝10 g.

答案　(1)竖直，(2)静止　L3　1 mm　(3)Lx

(4)4.9,10