教科版高中物理必修第一册第三章相互作用课时作业含答案

实验　探究弹簧弹力与形变的关系

课时作业·巩固提升

1.(多选)在“探究弹簧伸长量与弹力关系”的实验中,下列说法中错误的是(　AD　)

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.若误将弹簧总长为横坐标,弹力为纵坐标,作F-l图像,根据该图像无法求弹簧的劲度系数

解析:由于弹簧有自重,所以应使弹簧在竖直方向时测原长,故A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正确;在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以免使弹簧超过弹性限度,故C正确;把弹簧总长作横坐标、弹簧弹力作纵坐标作图像,图像在横轴上有截距,但图线斜率仍等于弹簧劲度系数,故D错误。

2.为了探究弹力F与弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图像,从图像上看,该同学没能完全按实验要求做,使图像上端成为曲线,图像上端成为曲线是因为　　    　　　　　。甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为　　　　N/m、　　   　　N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧　       　(选填“甲”或“乙”)。 

解析:根据胡克定律,在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量成正比,故F-x图线是直线,向上弯曲的原因是超出了弹簧的弹性限度;注意该图像中纵坐标为伸长量,横坐标为拉力,斜率的倒数为劲度系数,由此可求出k甲=66.7 N/m,k乙=200 N/m;由于甲的劲度系数小,因此其精确

度高。

答案:超过了弹簧的弹性限度　66.7　200　甲

3.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

(1)实验中需要测量小盘中无砝码时弹簧长度,其弹簧下端指针所指的标尺的示数为7.73 cm;图甲是小盘中有若干个砝码时指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为　　    　　cm。 

(2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为　　    　　N/m(结果保留两位有效数字,g取10 N/kg)。 

(3)本实验通过在小盘中放置砝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.逐一添加砝码,记下每增加一个砝码后指针所指的标尺刻度和对应的砝码总重

B.随意增减砝码,记下增减砝码后指针所指的标尺刻度和对应的砝码总重

(4)(多选)另一同学在做该实验时有下列做法,其中做法正确的是

　　　　。 

A.实验中未考虑砝码盘受到的重力

B.刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐

C.读取指针指示的刻度值时,选择弹簧指针上下运动最快的位置读取

D.在利用x-m图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据

解析:(1)刻度尺的最小分度为0.1 cm,图甲的读数为18.00 cm,则伸长量Δl=18.00 cm-7.73 cm=10.27 cm。

(2)由图可知,图线的斜率的倒数为弹簧的劲度系数,则k=

=0.29 N/m。

(3)逐一增挂砝码,便于有规律地描点作图,也可避免因随意增加砝码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧。

(4)本实验中采用图像法进行处理,所以砝码盘受到的重力可以不考虑,故选项A中做法是正确的;开始时需要测量砝码盘不放砝码时弹簧的长度,刻度尺的零刻度应与弹簧上端对齐,故选项B中做法是错误的;在读指针的示数时,应让弹簧指针静止之后再读取,故选项C中做法是错误的;当拉力超过弹性限度时,将变成曲线,不再符合胡克定律,所以曲线部分应舍去,故选项D中做法是正确的。

答案:(1)10.27　(2)0.29　(3)A　(4)AD

4.将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看成一根新弹簧,设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记为B)劲度系数为k2,套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3。关于k1,k2,k3的大小关系,同学们做出了如下猜想。

甲同学:和电阻并联相似,可能是=+。

乙同学:和电阻串联相似,可能是k3=k1+k2。

丙同学:可能是k3=。

(1)为了验证猜想,同学们设计了相应的实验(装置见图甲)。

(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空。

①将弹簧A悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0;

②在弹簧A的下端挂上钩码,记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1;

③由F=　    　　计算弹簧的弹力,由x=L1-L0计算弹簧的伸长量,由k=计算弹簧的劲度系数; 

④改变钩码的个数,重复实验步骤②、③,并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1;

⑤仅将弹簧分别换为B,C,重复上述操作步骤,求出弹簧B,C的劲度系数的平均值k2,k3,比较k1,k2,k3并得出结论。

(3)图乙是实验得到的图线,由此可以判断同学　　　的猜想正确。 

解析:(2)根据共点力平衡可知F=nmg。

(3)由图可知k1===0.25 N/cm,k2===0.375 N/cm,

k3===0.625 N/cm,由此可知满足k3=k1+k2,故同学乙的猜想

正确。

答案:(2)③nmg　(3)乙