實驗二探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系(分值:46分)溫馨提示:此系列題卡,非選擇題每空2分,分值不同題空另行標(biāo)注1.(6分)(2025·天津市環(huán)城四區(qū)模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來探究彈簧彈力F和長度L的關(guān)系,把彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上,記錄彈簧自由下垂時下端所到達的刻度位置。然后,在彈簧下端懸掛不同質(zhì)量的鉤碼,記錄每一次懸掛鉤碼的質(zhì)量和彈簧下端的刻度位置,實驗中彈簧始終未超過彈簧的彈性限度。再以彈簧受到的彈力F為縱軸、彈簧長度L為橫軸建立直角坐標(biāo)系,依據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出F-L圖像,如圖乙所示。由圖像可知:(1)彈簧自由下垂時的長度L0=cm(保留3位有效數(shù)字)。

(2)彈簧的勁度系數(shù)k=N/m(保留3位有效數(shù)字)。

(3)關(guān)于“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗,以下說法正確的是(請將正確答案對應(yīng)的字母填在橫線上)。

A.應(yīng)該先把彈簧水平放置測量其原長B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,彈簧應(yīng)保持豎直狀態(tài)C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,要在鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時讀數(shù)D.實驗中彈簧的長度即為彈簧的伸長量2.(6分)(2025·廣西梧州模擬)某同學(xué)用圖甲裝置做“探究彈簧的彈力與伸長量之間的關(guān)系”實驗。(1)圖示實驗裝置中,刻度尺保持豎直,為了便于直接讀出彈簧的長度,刻度尺的零刻度應(yīng)與彈簧的上端對齊;不掛鉤碼時指針?biāo)缚潭瘸叩奈恢萌鐖D乙所示,則此時彈簧的長度L0=cm。

(2)改變所掛鉤碼的個數(shù),進行多次實驗,記錄每次所掛鉤碼的質(zhì)量m及彈簧的長度L,根據(jù)F=mg求得彈力(g為重力加速度),根據(jù)x=L-L0求出彈簧伸長量,根據(jù)求得的多組F、x作F-x圖像,如圖丙所示。由圖像可求得彈簧的勁度系數(shù)為k=N/m(保留1位小數(shù)),由圖像可知:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比。

(3)若該同學(xué)重新實驗,實驗時多用了幾個鉤碼,作出的F-x圖像出現(xiàn)了彎曲現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是。

3.(8分)(2025·廣東肇慶高三期中)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識設(shè)計了如下的實驗:一輕彈簧一端固定于某一開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧的另一端也位于筒內(nèi)),如圖甲所示,如果本實驗所用刻度尺的零刻度線恰好與彈簧左端對齊,在彈簧右端安裝一個指針指向刻度尺,該同學(xué)通過改變細線上所掛鉤碼(未畫出)的個數(shù)來改變彈簧的長度l,現(xiàn)將測量數(shù)據(jù)記錄在表中,現(xiàn)要求在圖乙中畫出F-l圖線,并利用測量數(shù)據(jù)及描繪出的圖線,對彈簧的有關(guān)特性進行研究,重力加速度g=10m/s2。m/kg1.02.03.04.0l/cm25.0035.0045.0055.00(1)根據(jù)題目要求在圖乙中畫出F-l圖線。(2分)(2)彈簧的勁度系數(shù)為k=N/m,原長為l0=cm(以上兩空保留3位有效數(shù)字)。

(3)對于該實驗下列說法正確的是。

A.彈簧自重對實驗結(jié)果產(chǎn)生了誤差B.定滑輪與細線存在摩擦力會引起誤差C.在彈性限度內(nèi)彈力F與彈簧長度l成正比4.(8分)某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)。緩沖裝置如圖所示,固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°,彈簧固定在有機玻璃管底端。實驗過程如下:先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺,再將單個質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個從管口滑進,每滑進一個鋼球,待彈簧靜止,記錄管內(nèi)鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln,數(shù)據(jù)如表所示。實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計算彈簧壓縮量,進而計算其勁度系數(shù)。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)計算彈簧的壓縮量:ΔL1=6.03cm,ΔL2=6.08cm,ΔL3=cm,壓縮量的平均值ΔL=ΔL1+ΔL(2)上述ΔL是管中增加個鋼球時產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量。(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。5.(10分)(2025·山西呂梁高三月考)某實驗小組要探究彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系,重力加速度為g。(1)小王同學(xué)的彈簧較短,他將兩個完全相同的彈簧串接懸掛在鐵架臺上進行實驗,如圖甲所示,刻度尺豎直放置,刻度尺零刻度與彈簧1上端對齊,某次懸掛鉤碼后,指針A所指的位置如圖乙所示,則此時彈簧1的長度為cm;多次改變鉤碼的質(zhì)量m,記錄對應(yīng)的指針A、B所指刻度尺的刻度值L1、L2,求出彈簧1、2每次的伸長量x1和x2,在同一x-m坐標(biāo)系中描點作圖,發(fā)現(xiàn)兩彈簧的x-m圖像平行并不重合,不重合的原因是;若圖像的斜率為k1,則彈簧的勁度系數(shù)為。

(2)小李同學(xué)的彈簧較長,他用圖丙所示裝置做實驗,多次改變掛盤中砝碼的質(zhì)量m,測得多組m及對應(yīng)的距離傳感器到掛盤的距離h,作出m-h圖像,圖像的斜率絕對值為k2,則彈簧的勁度系數(shù)為,未考慮掛盤的質(zhì)量,對實驗的結(jié)果(選填“有”或“沒有”)影響。

6.(8分)(2025·安徽淮南模擬)實驗小組利用圖甲所示裝置探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系。重物放在水平放置的電子秤上面,輕質(zhì)彈簧一端與重物相連,另一端與跨過處于同一水平高度的兩個光滑定滑輪的細線的M端相連,調(diào)整滑輪1的位置,使其下方的細線處于豎直狀態(tài)。初始時,細線各部分均伸直但無張力,滑輪2的右側(cè)豎直固定一刻度尺,調(diào)整刻度尺的高度,使其零刻度線恰與細線N端點對齊。現(xiàn)緩慢豎直向下拉端點N,分別記錄端點N移動的距離x及對應(yīng)的電子秤的示數(shù)m,如下表所示。x/cm51015202530m/kg3.53.02.42.01.51.0(1)以電子秤的示數(shù)m為縱軸,端點N移動的距離x為橫軸建立的坐標(biāo)系,如圖乙所示,請在坐標(biāo)系中描點畫出m-x圖像。(2分)(2)小組查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.8m/s