3.1.2实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系课时作业—2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册(Word含答案)

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名称 3.1.2实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系课时作业—2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册(Word含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-19 08:20:20

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文档简介

人教版高一物理必修第一册课时作业
第一节第2课时
实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系
一、单项选择题
1、在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,根据数据作出F Δx图像如图实线所示,可能的原因是 ( )
A.悬挂的钩码多,拉力超过了弹簧的弹性限度
B.用直尺测量弹簧的长度时,读数小了
C.有的数据不是弹簧的伸长,而是弹簧的长度
D.所有数据都是用弹簧长度进行处理的
2、在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验中,下列说法中错误的是( )
A.测量弹簧原长时应将弹簧竖直悬挂
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.若误将弹簧总长作为横坐标,弹力作为纵坐标,得到F-l图像,则根据该图像无法得出弹簧的劲度系数
3、某同学利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹力F与弹簧伸长量x的关系。在实验过程中,弹簧的形变始终在弹性限度内,弹簧自身质量可忽略不计。根据实验数据,他作出了F-x图像如图乙所示,据此可知( )
A.弹簧的劲度系数k=100 N/m
B.弹簧的弹力F跟弹簧的长度成正比
C.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比
D.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成反比
4、一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度关系的图像如图所示.下列表述正确的是( )
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.a的劲度系数比b的小
D.测得的弹力与弹簧的长度成正比
5、(多选)在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验中,下列说法中错误的是(  )
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.若误将弹簧总长作为横坐标,弹力作为纵坐标,得到F-l图像,则根据该图像无法得出弹簧的劲度系数
6、(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,以下说法正确的是 (  )
A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等
7、(多选)用如图所示的装置做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验,下列说法正确的是( )
A.要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量
B.为减小实验误差,应多测几组数据
C.每次增加的钩码数量必须相等
D.通过实验可知,在弹性限度内,弹力与弹簧的长度成正比
8、(多选)如图甲所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图乙所示,则下列判断正确的是(  )


A.弹簧产生的弹力大小和弹簧的长度成正比
B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200 N/m
D.该弹簧受到压力时,劲度系数不变
二、非选择题
9、某同学做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”的实验。
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为 cm;
(2)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是 。
10、在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码依次挂在竖直悬挂的弹簧下端,进行了相关的测量。根据所测数据,他们利用描点法作出了所挂钩码的总重力G与弹簧长度L的关系图像(如图)。请根据图像回答以下问题:
(1)弹簧的原长为________ m。
(2)弹簧的劲度系数为________ N/m。
(3)关于该实验,以下说法错误的是________。
A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应保证弹簧竖直悬挂
C.测量弹簧长度L时,应保证弹簧和钩码均处于平衡状态
D.实验可得出的结论是:弹簧的弹力与弹簧长度L成正比
11、某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为________cm.
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是________(填选项前的字母).
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是______.
12、某同学利用图甲所示的装置测量轻弹簧的劲度系数。光滑的细杆(图中未画出)和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂钩码(实验中,每个钩码的质量均为m=20.0 g)。弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在直尺上读出。实验步骤如下:


①在绳下端挂上一个钩码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆没有接触;
②系统静止后,记录钩码的个数及指针的位置;
③逐次增加钩码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内);
④用n表示钩码的个数,l表示相应的指针位置,作出l-n图像如图丙所示。

回答下列问题:
(1)某次挂上钩码后,指针的位置如图乙所示,则此时的读数为 cm。
(2)若当地的重力加速度g=9.8 m/s2,则本实验中弹簧的劲度系数为
N/m(结果保留三位有效数字)。
13、某同学采用图甲所示的装置压缩弹簧,研究弹簧所受弹力F与弹簧长度x的关系,每个钩码所受的重力为5 N。根据测得的数据得到如图乙所示的图像。
(1)由图乙可知,弹簧原长L0=________ cm,弹簧的劲度系数k=________ N/m;
(2)当弹簧长度为2.00 cm时,挂的钩码的个数为________个。
14、某同学在探究弹簧弹力与形变量的关系时,设计了如图(a)所示的实验装置.他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码,待静止时,测出弹簧相应的总长度.每只钩码的质量都是10 g.实验数据如下表所示.(弹力始终未超出弹簧的弹性限度,g取10 N/kg)
钩码质量/g 0 10 20 30 40 50
弹簧总长度/cm 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50
弹力大小/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
(1)试根据这些实验数据,在图(b)所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的函数关系图像.
(2)图像在l轴上的截距的物理意义是____________.
该弹簧的劲度系数k=________N/m.
答案与解析
1、A 由图像知F较大时斜率在变小说明劲度系数在变小,弹簧受的拉力超出了它的弹性限度,故选项A正确;B、C、D错误.]
2、D 为消除弹簧自重的影响,应将弹簧竖直悬挂后测弹簧的原长,故A说法正确;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说法正确;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,故C说法正确;将弹簧总长作为横坐标,弹簧弹力作为纵坐标,图线的斜率等于弹簧的劲度系数,故D说法错误。
3、C 依据作出的F-x图像过原点,可知弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比;图像的斜率表示劲度系数的大小,由此可得k===50 N/m,故C正确,A、B、D错误。
4、B 题中图像的斜率表示劲度系数,可知a的劲度系数比b的大,选项B正确,C错误;图线与l轴的截距表示弹簧的原长,则a的原长比b的短,选项A错误;由胡克定律知,弹簧的弹力大小跟弹簧的形变量成正比,选项D错误.
5、AD 为消除弹簧自重的影响,应将弹簧竖直悬挂后测弹簧的原长,故A说法错误;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说法正确;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,故C说法正确;将弹簧总长作为横坐标,弹簧弹力作为纵坐标,图线的斜率等于弹簧的劲度系数,故D说法错误。
6、AB
解析:本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,实验时弹簧要处于竖直位置,故A、B正确;弹簧的伸长量为弹簧拉长后的长度与原长的差,故C错误;对于不同的弹簧,其所受拉力与伸长量之比是不同的,故D错误.
7、AB
解析:弹簧被拉伸时,要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量,方便研究力与形变量的关系,故A正确;为减小实验误差,应多测几组数据,故B正确;每次增加的钩码数量不必相等,故C错误;在弹性
8、BCD
解析:由题图乙可知F=kx,即弹簧的弹力大小与弹簧的形变量成正比,与弹簧的长度不成正比,A错误,B正确;k===200 N/m,故C正确;弹簧的劲度系数是弹簧的固有属性,不随弹力的变化而改变,故D正确。
二、非选择题
9、答案:(1)6.91
(2)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
解析:(1)弹簧伸长后的长度为14.64 cm,则伸长量Δl=14.64 cm-7.73 cm=6.91 cm。
(2)AB段明显偏离直线OA,说明伸长量Δl不再与弹力F成正比,造成这种现象的原因是弹簧受到的拉力超过了其弹性限度。
10、答案:(1)0.1
(2)1000
(3)D
解析:(1)当弹簧下端所挂钩码的重力G为0时,弹簧的弹力也为0,此时弹簧长度即为原长,由图示图像可知,弹簧的原长为0.1 m。
(2)由图示图像可知,弹簧的劲度系数为
k===1000 N/m。
(3)实验中,弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,A正确;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应保证弹簧竖直悬挂,B正确;测量弹簧长度L时,应保证弹簧和钩码均处于平衡状态,C正确;实验可得出的结论是:在弹性限度内,弹簧产生的弹力大小与弹簧的伸长量成正比,D错误。
11、解析:(1)题图乙的示数为14.66cm,所以弹簧的伸长量为(14.66-7.73)cm=6.93cm.
(2)为了得到较多的数据点,应通过逐一增挂钩码,并记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重,即A正确.
(3)如果超出了弹簧的弹性限度,不遵循胡克定律,则伸长量Δl与弹力F不成正比.
答案:(1)6.93
(2)A
(3)超过弹簧的弹性限度
12、 答案:(1)10.95(10.93~10.97均可)
(2)39.2
解析:(1)毫米刻度尺的分度值为1 mm,需估读到0.1 mm,读数为10.95 cm;
(2)设弹簧原长为l0,弹簧的弹力为F=nmg,弹簧的伸长量为l-l0,由胡克定律可知nmg=k(l-l0),解得l=+l0,图像的斜率为 m=,解得劲度系数k=39.2 N/m。
13、答案:(1)3.00 2.0×103
(2)4
解析:(1)由图乙可知,弹簧弹力为零时,弹簧长度为原长3.00 cm。弹力F=30 N时,弹簧缩短了1.50 cm,根据胡克定律F=kΔx,k== N/m=2.0×103 N/m。
(2)当弹簧长度为2.00 cm时,F′=kΔx′=2.0×103×(0.03-0.02) N=20 N,n===4。
14、解析:(1)根据实验数据描点连线,所得图像如图所示.
(2)图像在l轴上的截距的物理意义是表示弹簧原长.由图像可知,弹簧的劲度系数应等于直线的斜率,即k==20 N/m.
答案:(1)见解析图
(2)表示弹簧原长 20