高中物理人教版必修一检测题第三章 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 Word版含解析

1．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中关于操作步骤的先后顺序，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：选BD.由于弹簧自身有重力，悬挂时的长度大于水平放置时的长度，所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长．
2.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”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象如图所示．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
解析：选B.图象中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，选项C错误；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．
3．(多选)如图甲所示，一个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的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象(如图乙)．则下列判断正确的有(　　)
A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹力的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2 N/m
D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
解析：选BD.图象所描述的是弹簧的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系，而不是指弹簧的长度，故A错误，B正确；由图象求得k＝＝200 N/m，C错误；弹簧的劲度系数由弹簧的本身性质决定，与弹簧受力与否及受力方向无关，D正确．
4．(多选)如图所示是探究某根弹簧的弹力F与弹簧伸长量x之间关系的相关图象．下列说法中正确的有(　　)
A．弹簧的劲度系数是2 N/m
B．弹簧的劲度系数是2×103 N/m
C．当弹簧弹力F2＝800 N时，弹簧的伸长量x2＝40 cm
D．当弹簧的伸长量x1＝20 cm时，弹簧产生的弹力F1＝200 N
解析：选BC.弹簧的劲度系数为k＝ N/m＝2×103 N/m，选项A错误，B正确；根据胡克定律F＝kx得，x2＝＝ m＝0.4 m＝40 cm，选项C正确；当弹簧伸长量x1＝20 cm时，弹簧产生的弹力F1＝kx1＝2×103×20×10－2 N＝400 N，选项D错误．
5．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h＝0.25 m、且开口向右的小筒中(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距筒口右端弹簧的长度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.
解析：(1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比．
(2)由ΔF＝kΔx和题图乙可知：
30 N－10 N＝k×20×10－2 m
所以k＝100 N/m，
由题图乙可知F＝20 N时，l＝10 cm＝0.1 m，
所以20 N＝k(0.1＋0.25－l0) m，即l0＝0.15 m.
答案：(1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比　(2)100　0.15
6．在“探究弹簧的弹力与伸长量之间关系”实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于表中：
伸长量x/(×10－2) m
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
弹力F/N
1.50
2.93
4.55
5.98
7.50
(1)以x为横坐标、F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间的关系图线．
(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为________．(结果保留三位有效数字)
解析：(1)描点作图，如图．
(2)根据图象，该直线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝＝75.0 N/m.
答案：(1)见解析图　(2)75.0 N/m
7．以下是一位同学做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验．
(1)下列的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：________．
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
F．解释函数表达式中常数的物理意义
(2)如表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：
弹簧的弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧的原长L0/cm
15
15
15
15
15
弹簧的长度L/cm
16.2
17.3
18.5
19.6
20.8
弹簧的伸长量(x/cm)
①写出弹力F关于弹簧伸长量x的函数表达式(x用cm作单位)：____________________.
②函数表达式中常数的物理意义： ___________________________________________.
解析：(1)按实验操作的先后顺序，步骤为CBDAEF.
(2)①k＝＝ N/cm，得F＝x.
②常数为弹簧的劲度系数．
答案：(1)CBDAEF
(2)①F＝x　②弹簧的劲度系数
8．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图甲所示．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，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．
甲
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图乙中，请作出F－L图线．
乙
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．
(4)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：______________________________________________________________.
解析：(1)F－L图线如图所示．
(2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.
劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20 N/m.
(3)记录数据的表格如表．
次数
1
2
3
4
5
6
弹力F/N
弹簧的长度L/(×10－2 m)
(4)优点：可以避免弹簧自身重力对实验的影响．
缺点：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．
答案：(1)见解析图　(2)5　20　(3)、(4)见解析