实验针对训练(三)
1．解析：(1)当F＝0时，弹簧的长度即为原长，由题图(b)可知弹簧原长L0＝4 cm；由胡克定律可知 F-L 图像的斜率表示劲度系数，由ΔF＝kΔx得k＝ N/m＝50 N/m。
(2)由题图(c)可知弹簧测力计的示数为3.0 N，则弹簧伸长量为x＝ m＝0.06 m，则弹簧长度为L＝x＋L0，代入数据得L＝10 cm。
答案：(1)4 50 (2)10
2．解析：(1)由题图甲可知，刻度尺的分度值为1 mm，要估读到分度值的下一位，已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，则弹簧原长L0＝7.00 cm。
(2)根据胡克定律F＝kx可知，F-x图像的斜率表示劲度系数，由题图乙可知，A弹簧的劲度系数大于B弹簧的劲度系数；由题图乙可得，B弹簧的劲度系数为
k＝ N/m＝10 N/m。
(3)根据胡克定律有F＝kx＝10×(22－7)×10-2 N＝1.5 N。
(4)由题图乙可知A弹簧的劲度系数为k'＝ N/m＝25 N/m，明显k'>k，若把两个弹簧分别制作成弹簧测力计，由于B弹簧的劲度系数更小，B弹簧的形变量更明显，即B的灵敏度更高，故选B。
答案：(1)7.00 (2)A 10 (3)1.5 (4)B
3．解析：(1)从题图乙中可以看出为定值，即在弹性限度内，弹簧弹力大小和弹簧形变量成正比。
(2)当外力为零时弹簧的长度为弹簧原长，根据胡克定律可得F＝k(h＋l－l0)＝kl＋k(h－l0)
题图乙的斜率表示弹簧的劲度系数，故有
k＝ N/m＝100 N/m
从题图乙中得出当l＝0时，F＝10 N
可得l0＝0.15 m。
(3)该同学实验时，把弹簧水平放置，与弹簧竖直悬挂放置相比较，优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响。
答案：(1)在弹性限度内，弹簧弹力大小和弹簧形变量成正比
(2)100 0.15 (3)水平放置可以消除由弹簧自身重力造成的误差
4．解析：(1)悬挂钩码时，应在钩码静止后再读数；本实验应在弹簧的弹性限度范围内进行测量；在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态；弹簧存在自重，本实验中在测量弹簧原长时，应竖直测量，故A、B、C正确，D错误。
(2)根据题表中数据描点连线，就能得到F-l图像，如图所示，图线的斜率表示弹簧的劲度系数，解得k＝20 N/m。
(3)在F-l图像中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，则b的原长大于a的原长，故A正确；F-l图线的斜率表示弹簧的劲度系数，则a的劲度系数大于b的劲度系数，故B错误，C正确；在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误。
答案：(1)ABC (2)见解析图 20 (3)AC
5．解析：(1)由题意可知，未悬挂钩码时，弹簧长度为18.6 cm，悬挂4个钩码时，弹簧长度为22.8 cm，因此，由悬挂的所有钩码引起的弹簧伸长量为ΔL＝22.8 cm－18.6 cm＝4.2 cm。
(2)根据胡克定律ΔF＝kΔL，由ΔF-ΔL的关系图像可知，斜率为弹簧劲度系数，可得
k＝ N/m≈77.4 N/m。
(3)取下所有钩码，用手托住位移发射器，使位移发射器恰对弹簧无拉力，此时为15.8 cm；无钩码时，只有位移发射器，此时弹簧长度为18.6 cm，因此弹簧长度变化量为ΔL'＝18.6 cm－15.8 cm＝2.8 cm＝0.028 m
根据二力平衡及胡克定律可得位移发射器所受重力为G＝F＝kΔL'
解得G≈2.17 N。
答案：(1) 4.2 (2)77.4 (3)2.17
6．解析：(3)利用描点法得出图像如图所示。
(4)根据刻度尺读数规则知，橡皮筋的长度l＝15.35 cm。
(5)由胡克定律可得nmg＝k(l－l0)，变化为l＝n＋l0。l-n 图像的斜率×10-2 m，解得k＝20.0 N/m。代入数据解得橡皮筋原长l0≈9.00 cm。 挂上冰墩墩玩具，有Mg＝k(l－l0)，解得M＝127 g。
答案：(3)见解析图 (4)15.35 (5)127
1/3实验针对训练(三) 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
说明：本试卷总分42分
1．某同学利用如图(a)所示装置做“ 探究弹力与弹簧伸长量的关系” 的实验。
(1)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度L的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m。
(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度L＝________cm。
2．用铁架台、带挂钩的不同弹簧若干、50 g的钩码若干、刻度尺等，安装如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系。
(1)未挂钩码时，B弹簧原长放大如图甲所示，刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，可读得原长L0＝________ cm。
(2)由图乙还可知劲度系数较大的是________弹簧；还可算出B弹簧的劲度系数为________ N/m。
(3)若某同学做实验时，读取弹簧B长度为22 cm，则此时弹簧产生的弹力大小F＝________ N。
(4)若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选________(选填“A”或“B”)弹簧。
3．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：把一开口向右、内壁光滑、深度为h＝0.25 m 的小圆筒水平固定在桌面上，同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端，没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内，如图甲所示。如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F-l图线如图乙所示。
(1)由此图线可得出的结论是____________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长l0＝________m。
(3)该同学实验时，把弹簧水平放置，与弹簧竖直悬挂放置相比较，优点在于____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
4．某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验时，设计了如图甲所示的实验装置，将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将毫米刻度尺固定在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。他先测出不挂钩码时弹簧的自然下垂长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，测出弹簧相应的总长度。每只钩码的质量都是10 g，实验数据见表。(g取10 N/kg)
钩码质量m/g 0 10 20 30 40 50
弹簧总长度l/cm 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
弹力大小F/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
(1)关于本实验，下列说法正确的是________。
A．悬挂钩码时，应在钩码静止后再读数
B．应在弹簧的弹性限度范围内进行实验
C．在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态
D．在测量弹簧原长时，应将弹簧平放在水平桌面上，使其自然伸长，并测出其长度
(2)根据上述实验数据，在图乙所示的坐标纸上，作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的关系图像，并求出该弹簧的劲度系数k＝________N/m。
(3)一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系” 的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到F-l图像如图丙所示。下列表述正确的是________。
A．a的原长比b的短
B．a的劲度系数比b的小
C．a的劲度系数比b的大
D．测得的弹簧弹力与弹簧的长度成正比
5．在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，某实验小组采用传感器进行实验探究。实验装置如图甲所示，将力传感器和位移接收器固定在铁架台上，弹簧竖直悬挂，两端分别与力传感器和位移发射器连接。
悬挂钩码个数 0 1 2 3 4 5 6
力F/N 3.00 3.80 4.59 5.39 6.19 6.98 7.79
位移L/cm 18.6 19.6 20.6 21.6 22.8 23.8 24.8
实验过程中在位移发射器的挂钩上依次挂上钩码，如图乙，待稳定后通过电脑采集力传感器和位移传感器的数据。力传感器记录力F，位移传感器记录发射端到接收端的距离L(两个端口间的位移方向可以看成竖直方向)，采集到的数据如表。
(1)悬挂钩码数为4时，由悬挂的所有钩码引起的弹簧伸长量为________ cm。
(2)为了探究弹簧弹力和伸长量的关系，实验小组成员将悬挂1至6个钩码时的力和位移分别减去未悬挂钩码时的力和位移，通过电脑拟合得到ΔF-ΔL的关系图像；由图像可得弹簧的劲度系数k＝________ N/m(结果保留小数点后1位)。
(3)取下所有钩码，用手托住位移发射器，使位移发射器恰对弹簧无拉力，发现此时位移传感器采集到的数据为15.8 cm，由此可计算位移发射器所受重力为________ N(结果保留小数点后2位)。
6．小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：
(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g。
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如表：
序号 1 2 3 4 5
硬币数量n/枚 5 10 15 20 25
长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线。
(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示，此时橡皮筋的长度为______cm。
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______g(g取10 N/kg，计算结果保留3位有效数字)。
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