8高考物理實(shí)驗(yàn)專練含答案1實(shí)驗(yàn)搶分專練(一)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律(40分鐘50分)1.(8分)用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)打出了如圖所示的一條紙帶。(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是________V的交變電源;計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依次得到了O、A、B、C、D幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn);

(2)小車由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則紙帶的________(選填“左”或“右”)端與小車相連;

(3)用刻度尺量得OA=1.20cm,OB=2.80cm,OC=4.80cm,OD=7.20cm,打B點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為_(kāi)_________m/s,紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_________m/s2;

(4)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率變大,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值比實(shí)際值__________(選填“偏大”或“偏小”);如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(5)關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用,下列說(shuō)法正確的是__________。

A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是8V的直流電源B.在測(cè)量物體速度時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后讓物體運(yùn)動(dòng)C.使用的電源頻率越高,打點(diǎn)的時(shí)間間隔越小D.電源的電壓越高,打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小2.(8分)某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的裝置測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度,其操作步驟如下:A.按照?qǐng)D甲的裝置安裝實(shí)驗(yàn)器材;B.將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到學(xué)生電源的“8V交流輸出”擋位上;C.先釋放紙帶,之后閉合開(kāi)關(guān)接通電源,打出一條紙帶;D.多次正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從打出的紙帶中選取較理想的一條如圖乙所示,在紙帶上打點(diǎn)清晰的區(qū)間上取連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)1、2、3、4、…,測(cè)得點(diǎn)1到點(diǎn)2、3、4、…的距離分別為h1、h2、h3、…E.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)算出重力加速度。(1)上述步驟中有錯(cuò)誤的是__________(填相應(yīng)步驟前的字母);

(2)若從打點(diǎn)1時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),點(diǎn)2、3、4、…對(duì)應(yīng)時(shí)刻分別為t1、t2、t3、…,求得v2=h1t1、v3=h2t2、v4=h3t3、…,作出v-t圖像如圖丙所示,圖線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,可知打下點(diǎn)1時(shí)重物的速度3.(8分)(2023·綿陽(yáng)模擬)光電計(jì)時(shí)器是一種常用的計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示出物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)在某滑塊在斜面上滑行,先后通過(guò)光電門(mén)1和2,計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為t1=5×10-2s,t2=3×10-2s,從光電門(mén)1到光電門(mén)2所經(jīng)歷的總時(shí)間Δt=0.15s,用分度值為1mm的刻度尺測(cè)量小滑塊的長(zhǎng)度為d,示數(shù)如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得滑塊的長(zhǎng)度d為_(kāi)_______cm,滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度v1為_(kāi)_______m/s,滑塊通過(guò)光電門(mén)2的速度v2為_(kāi)_______m/s,滑塊的加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(最后兩空結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

4.(8分)(2023·保定模擬)學(xué)校物理興趣小組在暗室中用如圖甲所示的裝置測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.在漏斗內(nèi)盛滿水,旋松螺絲夾子,使水滴以一定的頻率一滴滴落下;B.用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴照亮,由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率,直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴;C.用豎直放置的米尺測(cè)得各水滴所對(duì)應(yīng)的刻度;D.采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(1)在步驟B中,當(dāng)看到有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí),頻閃儀的閃光頻率_______(選填“大于”“小于”或“等于”)水滴滴落的頻率。

(2)若觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)頻閃儀的閃光頻率為12.5Hz,讀出其中幾個(gè)連續(xù)的水滴的距離關(guān)系如圖乙所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=__________m/s2,第3個(gè)水滴此時(shí)的速度大小v3=__________m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)該實(shí)驗(yàn)引起系統(tǒng)誤差的原因可能是__________________(寫(xiě)出一條即可)。5.(9分)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①如圖(a),將光電門(mén)固定在斜面下端附近:將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑;②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt;③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度,如圖(b)所示;v表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出v;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同,令滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v-Δt圖像,如圖所示。完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則v與vA、a和Δt的關(guān)系式為v=__________。

(2)由圖可求得vA=________m/s,a=________m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

6.(9分)(2023·鄂州模擬)如圖甲所示,小明將一小球從斜面頂端水平彈出使其做平拋運(yùn)動(dòng),為了研究小球平行于斜面方向的分運(yùn)動(dòng)規(guī)律,將頻閃相機(jī)正對(duì)斜面拍攝,得到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的頻閃照片,并測(cè)算出小球沿平行斜面方向的運(yùn)動(dòng)距離如圖乙所示,已知頻閃相機(jī)的頻閃頻率為20Hz。(1)頻閃照片中相鄰兩個(gè)位置的時(shí)間間隔為_(kāi)_________s;

(2)小明由圖乙判斷小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng),他作出該判斷的理由是:______________________;

(3)由圖乙可計(jì)算出小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

解析版1.(8分)用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)打出了如圖所示的一條紙帶。(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是________V的交變電源;計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s,每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),依次得到了O、A、B、C、D幾個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn);

(2)小車由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則紙帶的________(選填“左”或“右”)端與小車相連;

(3)用刻度尺量得OA=1.20cm,OB=2.80cm,OC=4.80cm,OD=7.20cm,打B點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為_(kāi)_________m/s,紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_________m/s2;

(4)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率變大,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值比實(shí)際值__________(選填“偏大”或“偏小”);如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210V,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“不變”);

(5)關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用,下列說(shuō)法正確的是__________。

A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是8V的直流電源B.在測(cè)量物體速度時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后讓物體運(yùn)動(dòng)C.使用的電源頻率越高,打點(diǎn)的時(shí)間間隔越小D.電源的電壓越高,打點(diǎn)的時(shí)間間隔就越小【解析】(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V的交變電源;(2)小車從靜止開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離變大,可知小車與紙帶的左端相連;(3)打B點(diǎn)時(shí)紙帶的速度大小為vB=OC-OA2T=由逐差法得加速度大小為a=BD-OB4T2=7.20(4)如果在實(shí)驗(yàn)中,交流電的頻率變大,那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小,根據(jù)Δx=aT2得,測(cè)量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比偏小;加速度計(jì)算與電壓無(wú)關(guān),所以加速度測(cè)量值與實(shí)際值相比不變;(5)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是8V的交變電源,故A錯(cuò)誤;為了充分利用紙帶,在測(cè)量物體速度時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后讓物體運(yùn)動(dòng),故B正確;由T=1f答案:(1)220(2)左(3)0.180.40(4)偏小不變(5)B、C2.(8分)某實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的裝置測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度,其操作步驟如下:A.按照?qǐng)D甲的裝置安裝實(shí)驗(yàn)器材;B.將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到學(xué)生電源的“8V交流輸出”擋位上;C.先釋放紙帶,之后閉合開(kāi)關(guān)接通電源,打出一條紙帶;D.多次正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從打出的紙帶中選取較理想的一條如圖乙所示,在紙帶上打點(diǎn)清晰的區(qū)間上取連續(xù)的計(jì)時(shí)點(diǎn)1、2、3、4、…,測(cè)得點(diǎn)1到點(diǎn)2、3、4、…的距離分別為h1、h2、h3、…E.根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)算出重力加速度。(1)上述步驟中有錯(cuò)誤的是__________(填相應(yīng)步驟前的字母);

(2)若從打點(diǎn)1時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),點(diǎn)2、3、4、…對(duì)應(yīng)時(shí)刻分別為t1、t2、t3、…,求得v2=h1t1、v3=h2t2、v4=h3t3、…,作出v-t圖像如圖丙所示,圖線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,可知打下點(diǎn)1時(shí)重物的速度【解析】(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是220V交流電源;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放紙帶,有錯(cuò)誤的步驟是B、C。(2)題圖丙中的圖線縱軸截距是0時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度,即表示打下點(diǎn)1時(shí)重物的速度。平均速度表示各段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,以平均速度v為縱坐標(biāo),相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的兩倍為橫坐標(biāo),則v-t圖線的斜率的2倍表示重力加速度,即g=2k。答案:(1)B、C(2)b2k3.(8分)(2023·綿陽(yáng)模擬)光電計(jì)時(shí)器是一種常用的計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示出物體的擋光時(shí)間。現(xiàn)在某滑塊在斜面上滑行,先后通過(guò)光電門(mén)1和2,計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為t1=5×10-2s,t2=3×10-2s,從光電門(mén)1到光電門(mén)2所經(jīng)歷的總時(shí)間Δt=0.15s,用分度值為1mm的刻度尺測(cè)量小滑塊的長(zhǎng)度為d,示數(shù)如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得滑塊的長(zhǎng)度d為_(kāi)_______cm,滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度v1為_(kāi)_______m/s,滑塊通過(guò)光電門(mén)2的速度v2為_(kāi)_______m/s,滑塊的加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(最后兩空結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

【解析】滑塊的長(zhǎng)度為d=8.45cm-4.00cm=4.45cm;通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間很短,故可用通過(guò)光電門(mén)的平均速度代替瞬時(shí)速度,可知通過(guò)光電門(mén)1和2的速度分別為v1=dt1=0.89m/s,v2=dt滑塊的加速度大小為a=v2-v1Δ答案:4.450.891.483.934.(8分)(2023·保定模擬)學(xué)校物理興趣小組在暗室中用如圖甲所示的裝置測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.在漏斗內(nèi)盛滿水,旋松螺絲夾子,使水滴以一定的頻率一滴滴落下;B.用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴照亮,由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率,直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴;C.用豎直放置的米尺測(cè)得各水滴所對(duì)應(yīng)的刻度;D.采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(1)在步驟B中,當(dāng)看到有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí),頻閃儀的閃光頻率_______(選填“大于”“小于”或“等于”)水滴滴落的頻率。

(2)若觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)頻閃儀的閃光頻率為12.5Hz,讀出其中幾個(gè)連續(xù)的水滴的距離關(guān)系如圖乙所示,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=__________m/s2,第3個(gè)水滴此時(shí)的速度大小v3=__________m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(3)該實(shí)驗(yàn)引起系統(tǒng)誤差的原因可能是__________________(寫(xiě)出一條即可)?！窘馕觥?1)當(dāng)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí),可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。(2)頻閃儀的閃光頻率為12.5Hz,則閃光周期為T(mén)=1f=1由逐差法可知Δh=h35-h13=g(2T)2解得重力加速度g=h35-h13(2T)第3個(gè)水滴此時(shí)的速度大小v3=v24=h242T=(3)由于空氣阻力對(duì)水滴的作用,水滴不是嚴(yán)格的自由落體;或者滴水的頻率改變了,都會(huì)產(chǎn)生誤差。答案:(1)等于(2)9.62.3(3)存在空氣阻力(或水滴滴落的頻率變化)5.(9分)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①如圖(a),將光電門(mén)固定在斜面下端附近:將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑;②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt;③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度,如圖(b)所示;v表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出v;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同,令滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出v-Δt圖像,如圖所示。完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則v與vA、a和Δt的關(guān)系式為v=__________。

(2)由圖可求得vA=________m/s,a=________m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

【解析】(1)設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門(mén)的速度為v,則由速度-時(shí)間關(guān)系可知v=vA+aΔt且v=v聯(lián)立解得v=vA+12aΔ(2)將圖線延長(zhǎng)交縱軸52.16cm/s處,即為vA=0.522m/s圖線的斜率k=12a=53.6-即a=0.160m/s2答案:(1)vA+12aΔt(2)0.5220.6.(9分)(2023·鄂州模擬)如圖甲所示,小明將一小球從斜面頂端水平彈出使其做平拋運(yùn)動(dòng),為了研究小球平行于斜面方向的分運(yùn)動(dòng)規(guī)律,將頻閃相機(jī)正對(duì)斜面拍攝,得到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的頻閃照片,并測(cè)算出小球沿平行斜面方向的運(yùn)動(dòng)距離如圖乙所示,已知頻閃相機(jī)的頻閃頻率為20Hz。(1)頻閃照片中相鄰兩個(gè)位置的時(shí)間間隔為_(kāi)_________s;

(2)小明由圖乙判斷小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng),他作出該判斷的理由是:______________________;

(3)由圖乙可計(jì)算出小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解析】(1)頻閃相機(jī)的頻閃頻率為20Hz,根據(jù)頻率與周期的關(guān)系可得頻閃照片中相鄰兩個(gè)位置的時(shí)間間隔為T(mén)=1f=120s=0(2)根據(jù)圖乙可得各相鄰時(shí)間間隔內(nèi)的位移分別為x1=5.28cmx2=10.88cm-5.28cm=5.6cmx3=16.81cm-10.88cm=5.93cmx4=23.06cm-16.81cm=6.25cm則各相鄰時(shí)間間隔內(nèi)的位移差分別為x2-x1=5.6cm-5.28cm=0.32cmx3-x2=5.93cm-5.6cm=0.33cmx4-x3=6.25cm-5.93cm=0.32cm在誤差允許的范圍內(nèi),相同時(shí)間間隔內(nèi)相鄰的位移差為定值,故小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移差公式可得小球平行斜面方向的分運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a=x3+x4-x1-x答案:(1)0.05(2)在誤差允許的范圍內(nèi),相同時(shí)間間隔內(nèi)相鄰的位移差為定值(3)1.30實(shí)驗(yàn)搶分專練(二)探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系(40分鐘50分)1.(8分)(2024·岳陽(yáng)模擬)某同學(xué)用如圖1所示的裝置“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”,刻度尺0刻度線與彈簧上端對(duì)齊。他先讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)刻度尺的刻度值,記作L0,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個(gè)增加鉤碼個(gè)數(shù)(彈簧始終未超過(guò)彈性限度),依次讀出彈簧穩(wěn)定后下端所對(duì)應(yīng)刻度尺的刻度值,并計(jì)算出彈簧相應(yīng)的伸長(zhǎng)量x,將所得數(shù)據(jù)記錄并描點(diǎn),如圖2。(1)在圖2中作出F-x圖像。(2)該彈簧的勁度系數(shù)k=____N/m。

(3)由F-x圖像,可以得出的結(jié)論是:________________。

2.(8分)(1)某同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖像如圖甲所示,則可知原長(zhǎng)較大的是__________(選填“a”或“b”),勁度系數(shù)較大的是______(選填“a”或“b”)。

(2)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù),將該彈簧豎直懸掛起來(lái),在自由端掛上不同質(zhì)量的鉤碼。實(shí)驗(yàn)測(cè)出了鉤碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù),其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖乙上標(biāo)出并連線。由圖乙可求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字,g取10m/s2)。

(3)若懸掛的鉤碼的質(zhì)量比所標(biāo)數(shù)值偏小些,則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈簧的勁度系數(shù)比實(shí)際勁度系數(shù)____________(選填“偏大”或“偏小”)。

3.(8分)(2023·?？谀M)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,將彈簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度線處,實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將鉤碼掛在繩子的下端,測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù),通過(guò)描點(diǎn)法作出F-l(F為彈簧的拉力,l為彈簧的長(zhǎng)度)圖像,如圖乙所示。(1)下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.每次增加的鉤碼數(shù)量必須相等B.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,在彈性限度內(nèi),彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,應(yīng)保證彈簧水平且處于平衡狀態(tài)D.用幾個(gè)不同的彈簧,分別測(cè)出幾組拉力與彈簧伸長(zhǎng)量,會(huì)得出拉力與彈簧伸長(zhǎng)量之比相等(2)根據(jù)乙圖可求得該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_________N/m(保留兩位有效數(shù)字),圖像中在A1點(diǎn)出現(xiàn)拐點(diǎn)是因?yàn)開(kāi)_______________________________。

(3)該實(shí)驗(yàn)將彈簧水平放置而不是豎直放置,優(yōu)點(diǎn)在于:________________。

4.(8分)(2023·德州模擬)某興趣小組按照?qǐng)D示裝置測(cè)量彈簧的勁度系數(shù),透明圓筒內(nèi)放有完全相同的鋼球,當(dāng)將圓筒口處的鋼球取出時(shí),又會(huì)冒出另一個(gè)鋼球,剛好到達(dá)取走鋼球的位置。將彈簧固定在圓筒底部,圓筒固定在水平地面上,圓筒的軸線沿豎直方向,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi),實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:(a)沿圓筒軸線方向放置一毫米刻度尺,圓筒內(nèi)放有6個(gè)完全相同的鋼球,每個(gè)鋼球的質(zhì)量為170g,鋼球的直徑略小于圓筒的內(nèi)徑;(b)緩慢取走第一個(gè)鋼球,待彈簧靜止,記錄筒內(nèi)剩余的鋼球的個(gè)數(shù)和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度Ln;(c)數(shù)據(jù)如表所示n/個(gè)654321Ln/cm14.61__9.987.695.383.07(1)補(bǔ)充完整表格中的讀數(shù);(2)利用逐差法DLi=Li+3-Li(i=1,2,3)計(jì)算彈簧的壓縮量,DL1=6.91cm,DL2=________cm,DL3=6.92cm。壓縮量的平均值DL=________cm;

(3)忽略摩擦,重力加速度取10m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)___________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

5.(9分)(2023·邵陽(yáng)模擬)一興趣小組的同學(xué)用身邊的學(xué)習(xí)用品探究橡皮筋的勁度系數(shù)k,進(jìn)行了下面的操作。將橡皮筋上端固定在豎直面內(nèi)的白紙上的O點(diǎn),下端P處用細(xì)線拴接,掛上質(zhì)量m=30g的橡皮,記下靜止后結(jié)點(diǎn)的位置P1。在結(jié)點(diǎn)P再系上一根細(xì)線,并通過(guò)該細(xì)線用水平拉力將橡皮在紙面內(nèi)緩慢拉起,如圖甲所示,又記錄了結(jié)點(diǎn)P的四次不同位置。同學(xué)們?nèi)∠掳准?以O(shè)點(diǎn)為圓心、以O(shè)P段橡皮筋的原長(zhǎng)L0為半徑畫(huà)圓弧,如圖乙所示。連接OP2,與圓弧交于A2,并過(guò)A2作OP1的垂線,垂足為B2。分別測(cè)出A2P2的距離x2和OB2的距離y2。同樣測(cè)得其余四個(gè)位置對(duì)應(yīng)的x、y值,如表所示,其中g(shù)取9.8m/s2。序號(hào)12345x/cm0.700.831.081.271.51y/cm4.513.802.972.482.091y/cm0.2220.2630.3360.4030.478請(qǐng)完成下列問(wèn)題:(1)用m、g、x、y、L0表示橡皮筋的勁度系數(shù)k=____________。

(2)作出如圖丙所示的圖像,則可求得k=__________N/cm(保留兩位有效數(shù)字)。

6.(9分)如圖為一同學(xué)利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的裝置示意圖,水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重物,左側(cè)固定有豎直刻度尺。靜止時(shí)彈簧上端的指針指示如圖所示,表格中記錄此時(shí)壓力傳感器的示數(shù)為6.00N;豎直向上緩慢地拉動(dòng)彈簧,分別記錄指針示數(shù)和對(duì)應(yīng)的傳感器示數(shù)如表中所示。傳感器示數(shù)FN(N)6.004.003.001.000指針示數(shù)x(cm)14.6015.8118.1919.40(1)補(bǔ)充完整表格中指針的示數(shù);(2)在以傳感器示數(shù)FN為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標(biāo)系中,描點(diǎn)畫(huà)出FN-x圖像,根據(jù)圖像求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【加固訓(xùn)練】1.某同學(xué)探究圖甲中臺(tái)秤的工作原理,他將臺(tái)秤拆解后發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖乙所示,托盤(pán)A、豎直桿B、水平橫桿H與齒條C固定連在一起,齒輪D可無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),與齒條C完全嚙合,在齒輪上固定指示示數(shù)的輕質(zhì)指針E,兩根完全相同的彈簧將橫桿H吊在秤的外殼I上。他想根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度測(cè)量彈簧的勁度系數(shù),經(jīng)過(guò)調(diào)校,托盤(pán)中不放物品時(shí),指針E恰好指在豎直向上的位置。若放上質(zhì)量為m的物體指針偏轉(zhuǎn)了θ弧度(θ<2π),齒輪D的直徑為d,重力加速度為g。(1)指針偏轉(zhuǎn)了θ弧度的過(guò)程,彈簧變長(zhǎng)了________________(用題干中所給的參量表示)。

(2)每根彈簧的勁度系數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_________(用題干所給的參量表示)。

(3)該同學(xué)進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn),引入了角度傳感器測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)角度,先后做了六次實(shí)驗(yàn),得到數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上作出圖丙,可得到每根彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(d=5.00cm,g=9.8m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

2.某同學(xué)想測(cè)量?jī)筛牧喜煌?、粗?xì)不同、長(zhǎng)度不同的輕彈簧的勁度系數(shù),他設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①將一根粗細(xì)均勻的桿豎直固定在水平面上,在其表面涂上光滑材料;②將輕彈簧A套在豎直桿上,將輕彈簧B套在彈簧A外面,彈簧A與桿之間以及彈簧B與彈簧A之間均有一定間隙;③將刻度尺豎直固定在彈簧左側(cè),讀出此時(shí)彈簧A、B的長(zhǎng)度;④將金屬圓環(huán)套在豎直桿上并輕輕放在彈簧上,待圓環(huán)平衡后從刻度尺上讀出彈簧A、B的長(zhǎng)度;⑤逐漸增加金屬圓環(huán)(與此前所加的金屬圓環(huán)完全相同)個(gè)數(shù),重復(fù)步驟④;⑥根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出彈簧上方所加金屬圓環(huán)的個(gè)數(shù)n及彈簧A對(duì)應(yīng)的形變量x,通過(guò)計(jì)算機(jī)擬合出如圖(b)所示的x-n圖像;⑦用天平測(cè)量出一個(gè)金屬圓環(huán)的質(zhì)量為100g,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未超過(guò)兩個(gè)彈簧的彈性限度,重力加速度g取9.80m/s2?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)彈簧A、B的勁度系數(shù)分別為kA=__________N/m,kB=______N/m;

(2)若把彈簧A、B串接在一起,將一端固定在天花板上,另一端懸掛一重力為G的物塊,則物塊靜止時(shí)兩彈簧的伸長(zhǎng)量之和Δl=__________(用kA、kB、G表示)。

解析版1.(8分)(2024·岳陽(yáng)模擬)某同學(xué)用如圖1所示的裝置“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”,刻度尺0刻度線與彈簧上端對(duì)齊。他先讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)刻度尺的刻度值,記作L0,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個(gè)增加鉤碼個(gè)數(shù)(彈簧始終未超過(guò)彈性限度),依次讀出彈簧穩(wěn)定后下端所對(duì)應(yīng)刻度尺的刻度值,并計(jì)算出彈簧相應(yīng)的伸長(zhǎng)量x,將所得數(shù)據(jù)記錄并描點(diǎn),如圖2。(1)在圖2中作出F-x圖像。(2)該彈簧的勁度系數(shù)k=____N/m。

(3)由F-x圖像,可以得出的結(jié)論是:________________。

【解析】(1)作出F-x圖像,如圖:(2)根據(jù)胡克定律F=kx,可知k是F-x圖像的斜率,k=ΔFΔx(3)由F-x圖像,可以得出的結(jié)論是:在誤差允許范圍內(nèi),彈簧彈力和伸長(zhǎng)量成正比。答案:(1)見(jiàn)解析圖(2)10(3)在誤差允許范圍內(nèi),彈簧彈力和伸長(zhǎng)量成正比2.(8分)(1)某同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖像如圖甲所示,則可知原長(zhǎng)較大的是__________(選填“a”或“b”),勁度系數(shù)較大的是______(選填“a”或“b”)。

(2)為了測(cè)量某一彈簧的勁度系數(shù),將該彈簧豎直懸掛起來(lái),在自由端掛上不同質(zhì)量的鉤碼。實(shí)驗(yàn)測(cè)出了鉤碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l的相應(yīng)數(shù)據(jù),其對(duì)應(yīng)點(diǎn)已在圖乙上標(biāo)出并連線。由圖乙可求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字,g取10m/s2)。

(3)若懸掛的鉤碼的質(zhì)量比所標(biāo)數(shù)值偏小些,則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈簧的勁度系數(shù)比實(shí)際勁度系數(shù)____________(選填“偏大”或“偏小”)。

【解析】(1)圖像與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值為彈簧原長(zhǎng),由題圖甲可知原長(zhǎng)較大的是b;圖像的斜率表示勁度系數(shù),則勁度系數(shù)較大的是a。(2)由胡克定律F=kx,解得k=Fx=ΔmgΔl=(3)若懸掛的鉤碼的質(zhì)量比所標(biāo)數(shù)值偏小些,則彈簧拉力偏小,實(shí)際計(jì)算時(shí)彈力偏大,則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈簧的勁度系數(shù)比實(shí)際勁度系數(shù)偏大。答案:(1)ba(2)0.263(0.260~0.270均正確)(3)偏大3.(8分)(2023·?？谀M)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,將彈簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度線處,實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將鉤碼掛在繩子的下端,測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù),通過(guò)描點(diǎn)法作出F-l(F為彈簧的拉力,l為彈簧的長(zhǎng)度)圖像,如圖乙所示。(1)下列說(shuō)法中正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.每次增加的鉤碼數(shù)量必須相等B.通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,在彈性限度內(nèi),彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比C.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力,應(yīng)保證彈簧水平且處于平衡狀態(tài)D.用幾個(gè)不同的彈簧,分別測(cè)出幾組拉力與彈簧伸長(zhǎng)量,會(huì)得出拉力與彈簧伸長(zhǎng)量之比相等(2)根據(jù)乙圖可求得該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_________N/m(保留兩位有效數(shù)字),圖像中在A1點(diǎn)出現(xiàn)拐點(diǎn)是因?yàn)開(kāi)_______________________________。

(3)該實(shí)驗(yàn)將彈簧水平放置而不是豎直放置,優(yōu)點(diǎn)在于:________________。

【解析】(1)每次增加的鉤碼數(shù)量不需要相等,故A錯(cuò)誤;通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,在彈性限度內(nèi),彈力與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比,故B錯(cuò)誤;用懸掛鉤碼的方式給彈簧施加拉力,應(yīng)保證彈簧水平且處于平衡狀態(tài),使彈簧所受拉力的大小等于鉤碼的重力,故C正確;不同彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之比,即彈簧的勁度系數(shù)k不一定相等,故D錯(cuò)誤。(2)彈簧的勁度系數(shù)k=FΔl=25N/m,在彈性限度內(nèi),彈力的大小與彈簧的形變量成正比,在A(3)避免彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。答案:(1)C(2)25超過(guò)了彈簧的彈性限度(3)避免彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響4.(8分)(2023·德州模擬)某興趣小組按照?qǐng)D示裝置測(cè)量彈簧的勁度系數(shù),透明圓筒內(nèi)放有完全相同的鋼球,當(dāng)將圓筒口處的鋼球取出時(shí),又會(huì)冒出另一個(gè)鋼球,剛好到達(dá)取走鋼球的位置。將彈簧固定在圓筒底部,圓筒固定在水平地面上,圓筒的軸線沿豎直方向,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi),實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:(a)沿圓筒軸線方向放置一毫米刻度尺,圓筒內(nèi)放有6個(gè)完全相同的鋼球,每個(gè)鋼球的質(zhì)量為170g,鋼球的直徑略小于圓筒的內(nèi)徑;(b)緩慢取走第一個(gè)鋼球,待彈簧靜止,記錄筒內(nèi)剩余的鋼球的個(gè)數(shù)和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度Ln;(c)數(shù)據(jù)如表所示n/個(gè)654321Ln/cm14.61__9.987.695.383.07(1)補(bǔ)充完整表格中的讀數(shù);(2)利用逐差法DLi=Li+3-Li(i=1,2,3)計(jì)算彈簧的壓縮量,DL1=6.91cm,DL2=________cm,DL3=6.92cm。壓縮量的平均值DL=________cm;

(3)忽略摩擦,重力加速度取10m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)___________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解析】(1)由題圖得,讀數(shù)為12.30cm(2)根據(jù)題意DL2=L5-L2=6.92cm則壓縮量的平均值ΔL=ΔL1+Δ(3)根據(jù)胡克定律有3mg=kΔL解得k=73.7N/m答案:(1)12.30(2)6.926.92(3)73.75.(9分)(2023·邵陽(yáng)模擬)一興趣小組的同學(xué)用身邊的學(xué)習(xí)用品探究橡皮筋的勁度系數(shù)k,進(jìn)行了下面的操作。將橡皮筋上端固定在豎直面內(nèi)的白紙上的O點(diǎn),下端P處用細(xì)線拴接,掛上質(zhì)量m=30g的橡皮,記下靜止后結(jié)點(diǎn)的位置P1。在結(jié)點(diǎn)P再系上一根細(xì)線,并通過(guò)該細(xì)線用水平拉力將橡皮在紙面內(nèi)緩慢拉起,如圖甲所示,又記錄了結(jié)點(diǎn)P的四次不同位置。同學(xué)們?nèi)∠掳准?以O(shè)點(diǎn)為圓心、以O(shè)P段橡皮筋的原長(zhǎng)L0為半徑畫(huà)圓弧,如圖乙所示。連接OP2,與圓弧交于A2,并過(guò)A2作OP1的垂線,垂足為B2。分別測(cè)出A2P2的距離x2和OB2的距離y2。同樣測(cè)得其余四個(gè)位置對(duì)應(yīng)的x、y值,如表所示,其中g(shù)取9.8m/s2。序號(hào)12345x/cm0.700.831.081.271.51y/cm4.513.802.972.482.091y/cm0.2220.2630.3360.4030.478請(qǐng)完成下列問(wèn)題:(1)用m、g、x、y、L0表示橡皮筋的勁度系數(shù)k=____________。

(2)作出如圖丙所示的圖像,則可求得k=__________N/cm(保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)設(shè)橡皮筋與豎直方向的夾角為θ,橡皮重力為mg,結(jié)點(diǎn)P在豎直拉力(橡皮重力mg)、橡皮筋拉力T和水平拉力F的作用下處于平衡狀態(tài),滿足如圖所示關(guān)系則cosθ=mgT,而cosθ=yL0,T=kx,聯(lián)立解得k(2)由(1)可知1y=kmgL0x,由圖丙可得圖像斜率kmgL0≈0綜上可得k≈0.42N/cm。答案:(1)mgL0xy6.(9分)如圖為一同學(xué)利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的裝置示意圖,水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重物,左側(cè)固定有豎直刻度尺。靜止時(shí)彈簧上端的指針指示如圖所示,表格中記錄此時(shí)壓力傳感器的示數(shù)為6.00N;豎直向上緩慢地拉動(dòng)彈簧,分別記錄指針示數(shù)和對(duì)應(yīng)的傳感器示數(shù)如表中所示。傳感器示數(shù)FN(N)6.004.003.001.000指針示數(shù)x(cm)14.6015.8118.1919.40(1)補(bǔ)充完整表格中指針的示數(shù);(2)在以傳感器示數(shù)FN為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標(biāo)系中,描點(diǎn)畫(huà)出FN-x圖像,根據(jù)圖像求得彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【解析】(1)刻度尺的最小刻度為1mm,根據(jù)刻度尺的讀數(shù)規(guī)則可知,估讀到最小刻度的下一位,故讀數(shù)為12.20cm。(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)作出圖像,如圖所示:對(duì)重物受力分析可知FN+F=mg,則FN=mg-kΔx,即FN=mg-k(x-x0),得圖像的斜率絕對(duì)值為彈簧的勁度系數(shù),由圖像可知k=FNΔx=6答案:(1)12.20(2)見(jiàn)解析圖83.3(83.1~83.5都算正