资源简介

第2课时　实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系
课时作业
(分值:57分)
1.(8分)(2024·广东广州期末)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧长度的关系实验.
(1)(2分)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持　　　　状态.
(2)(4分)如图乙是弹簧所受弹力F与弹簧长度L的F-L图线.由图乙可知,该弹簧的原长为
　　　　 cm,弹簧的劲度系数为　　　　 N/m.
(3)(2分)某次测量时弹簧测力计的示数如图丙所示,则其读数为　　　　 N.
2.(12分)(2024·广东深圳阶段考试)实验室中有 5根一模一样的弹簧,某同学想测量这批弹簧的劲度系数,将弹簧等间距悬挂在铁架台的横杆上,如图甲所示,1号弹簧不挂钩码,2号挂1个钩码,3号挂2个钩码,依次类推,钩码质量均相同.
(1)(4分)为了更直观地呈现出弹力大小F与伸长量Δx的关系,该同学以1号弹簧末端指针中点为原点,作出竖直的y轴及水平的x轴,其中y轴代表　　　　,x轴代表　　　　.(均选填“F”或“Δx”)
(2)(4分)为测量弹簧的伸长量,该同学取来一把米尺,竖直放置在地上,米尺的100 cm刻度线刚好与1号弹簧末端指针中点在同一水平线上,测量2号弹簧末端指针中点位置时,如图乙所示,则此时弹簧伸长量为　　　　 cm.
(3)(4分)该同学更换质量已知的钩码重新进行实验,根据测量的数据作出F-Δx图像如图丙所示,则这些弹簧的劲度系数为　　　　 N/m.(结果保留3位有效数字)
100.00 cm-95.50 cm=4.50 cm.
(3)由题图丙得k== N/m=200 N/m.
3.(15分)(2024·广东深圳期中)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)(3分)未挂钩码时,弹簧原长对应刻度如图甲所示,已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐,可读得原长L0=　　　　 cm.
(2)(9分)由图乙可知劲度系数较大的是　 　　　(选填“A”或“B”)弹簧;还可算出B弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(结果保留3位有效数字).若把两个弹簧分别制作成弹簧测力计,　　　　(选填“A”或“B”)的灵敏度更高.
(3)(3分)若某同学做实验时,误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图,则该同学所作图像得到的劲度系数将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
4.(10分)(2024·广东东莞期中)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(重力加速度g取
10 m/s2)
(1)(2分)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　　　　(选填“水平”或“竖直”)方向上.
(2)(4分)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,数据如表.
代表符号 L0 Lx L1 L2
数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30
代表符号 L3 L4 L5 L6
数值(cm) 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号为　　　　.
(3)(2分)由图像可知弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(结果保留2位有效数字).
(4)(2分)若撤掉砝码和砝码盘,给该弹簧挂上一个20 g的钩码,稳定后弹簧长度为　　 cm.
25.35 cm+4.0 cm=29.35 cm.
5.(12分)(2024·广东广州期中)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.
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器到接收器的距离L(可以看成竖直方向),采集到的数据如表.
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
距离 L/cm 18.6 19.6 20.6 21.6 22.8 23.8 24.9
(1)(4分)悬挂钩码个数为4时,由悬挂的所有钩码引起的弹簧伸长量为　　　　 cm.
(2)(4分)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个钩码时的力和距离分别减去未悬挂钩码时的力和距离,通过电脑拟合得到ΔF-ΔL 的关系图像如图丙所示;由图像可得弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m.(结果保留至小数点后1位)
(3)(4分)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大小为　　　 N.(结果保留至小数点后2位)
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≈2.16 N.第2课时　实验:探究弹簧弹力与伸长量的关系
课时作业
(分值:57分)
1.(8分)(2024·广东广州期末)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧长度的关系实验.
(1)(2分)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持　　　　状态.
(2)(4分)如图乙是弹簧所受弹力F与弹簧长度L的F-L图线.由图乙可知,该弹簧的原长为
　　　　 cm,弹簧的劲度系数为　　　　 N/m.
(3)(2分)某次测量时弹簧测力计的示数如图丙所示,则其读数为　　　　 N.
【答案】 (1)竖直　(2)4　100　(3)3.0
【解析】 (1)弹簧竖直悬挂,在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态.
(2)以弹簧长度L为横坐标,弹力大小F为纵坐标,作出F-L图像,则图像与横轴的截距表示弹簧的原长,图像的斜率表示弹簧的劲度系数,所以根据题图乙可知,该弹簧的原长L0=
4 cm,弹簧的劲度系数为k== N/m=100 N/m.
(3)弹簧测力计的示数为3.0 N.
2.(12分)(2024·广东深圳阶段考试)实验室中有 5根一模一样的弹簧,某同学想测量这批弹簧的劲度系数,将弹簧等间距悬挂在铁架台的横杆上,如图甲所示,1号弹簧不挂钩码,2号挂1个钩码,3号挂2个钩码,依次类推,钩码质量均相同.
(1)(4分)为了更直观地呈现出弹力大小F与伸长量Δx的关系,该同学以1号弹簧末端指针中点为原点,作出竖直的y轴及水平的x轴,其中y轴代表　　　　,x轴代表　　　　.(均选填“F”或“Δx”)
(2)(4分)为测量弹簧的伸长量,该同学取来一把米尺,竖直放置在地上,米尺的100 cm刻度线刚好与1号弹簧末端指针中点在同一水平线上,测量2号弹簧末端指针中点位置时,如图乙所示,则此时弹簧伸长量为　　　　 cm.
(3)(4分)该同学更换质量已知的钩码重新进行实验,根据测量的数据作出F-Δx图像如图丙所示,则这些弹簧的劲度系数为　　　　 N/m.(结果保留3位有效数字)
【答案】 (1)Δx　F　(2)4.50　(3)200
【解析】 (1)由题图甲知,y轴与弹簧拉伸方向一致,且原点选在了弹簧原长处,所以y轴代表弹簧的伸长量Δx,x轴代表弹力大小F.
(2)由题图乙知,2号弹簧末端指针中点位置对应的刻度为95.50 cm,故弹簧伸长量为
100.00 cm-95.50 cm=4.50 cm.
(3)由题图丙得k== N/m=200 N/m.
3.(15分)(2024·广东深圳期中)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)(3分)未挂钩码时,弹簧原长对应刻度如图甲所示,已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐,可读得原长L0=　　　　 cm.
(2)(9分)由图乙可知劲度系数较大的是　 　　　(选填“A”或“B”)弹簧;还可算出B弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(结果保留3位有效数字).若把两个弹簧分别制作成弹簧测力计,　　　　(选填“A”或“B”)的灵敏度更高.
(3)(3分)若某同学做实验时,误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图,则该同学所作图像得到的劲度系数将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
【答案】 (1)2.80　(2)A　10.0　B　(3)不变
【解析】 (1)题图甲中刻度尺的分度值为1 mm,要估读到分度值的下一位,弹簧原长为L0=2.80 cm.
(2)根据胡克定律有k=,F-x图像的斜率表示弹簧的劲度系数,则可知A弹簧的劲度系数大于B弹簧的劲度系数,B弹簧的劲度系数为k=10.0 N/m.把两个弹簧分别制作成弹簧测力计,劲度系数小的B弹簧形变更加明显,灵敏度更高.
(3)弹簧原长为L0,把弹簧长度当成伸长量的函数关系式为F=k(L-L0),可知图像斜率仍表示劲度系数,不会发生改变.
4.(10分)(2024·广东东莞期中)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(重力加速度g取
10 m/s2)
(1)(2分)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　　　　(选填“水平”或“竖直”)方向上.
(2)(4分)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,数据如表.
代表符号 L0 Lx L1 L2
数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30
代表符号 L3 L4 L5 L6
数值(cm) 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号为　　　　.
(3)(2分)由图像可知弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(结果保留2位有效数字).
(4)(2分)若撤掉砝码和砝码盘,给该弹簧挂上一个20 g的钩码,稳定后弹簧长度为　　 cm.
【答案】 (1)竖直　(2)静止　L3　(3)5.0　
(4)29.35
【解析】 (1)因将弹簧悬挂在铁架台上,根据实验要求,弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方
向上.
(2)实验过程中应先记录弹簧原长,待弹簧静止时读出自然长度;根据毫米刻度尺读数规则,应估读到分度值的下一位,L3数据记录不规范.
(3)根据胡克定律和受力平衡得F=kx=mg,整理得m=x,由题图可知,弹簧的劲度系数为k=g=×10 N/m=5.0 N/m.
(4)撤掉砝码和砝码盘,由表格数据知,弹簧自然长度为 25.35 cm,给该弹簧挂上一个20 g的钩码,根据胡克定律得x=×102 cm=4.0 cm,稳定后弹簧长度为 L=L0+x=
25.35 cm+4.0 cm=29.35 cm.
5.(12分)(2024·广东广州期中)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.
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器到接收器的距离L(可以看成竖直方向),采集到的数据如表.
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
距离 L/cm 18.6 19.6 20.6 21.6 22.8 23.8 24.9
(1)(4分)悬挂钩码个数为4时,由悬挂的所有钩码引起的弹簧伸长量为　　　　 cm.
(2)(4分)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个钩码时的力和距离分别减去未悬挂钩码时的力和距离,通过电脑拟合得到ΔF-ΔL 的关系图像如图丙所示;由图像可得弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m.(结果保留至小数点后1位)
(3)(4分)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大小为　　　 N.(结果保留至小数点后2位)
【答案】 (1)4.2　(2)77.3　(3)2.16
【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)根据胡克定律有ΔF=kΔL,由ΔF-ΔL的关系图像可知,斜率表示弹簧的劲度系数,可得k= N/m≈77.3 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,此时为弹簧原长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≈2.16 N.

展开更多......

收起↑