2014年高考物理一轮复习1-2-4(一)

[命题报告·教师用书独具]
1.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：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．
答案：BD
2．(2013年厦门模拟)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形变量与弹簧产生的弹力的关系图象(如图乙)．则下列判断正确的是()
A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
解析：由题图知，F－x是一个过原点的直线，k＝
20
0.10N/m＝200 N/m，可
知A错，B、C、D正确．
答案：BCD
3．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A 点，另一端B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为 mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P 对应刻度如图乙中ab 虚线所示，再增加一个钩码后，P 点对应刻度如图乙中cd 虚线所示，已知每个钩码质量为50 g ，重力加速度g ＝9.8 m/s 2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量________cm.
解析：对钩码进行受力分析，根据平衡条件，得mg ＝k Δx
k ＝mg Δx ＝50×10－3
×9.87.0×10－3
N/m ＝70 N/m
挂三个钩码时，
可列方程(m ＋m ＋m )g ＝k Δx ′
Δx ′＝3mg k ＝3×50×10－3
×9.8
70
m
＝21×10－3 m ＝2.10 cm 答案：70 2.10
4．17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律，受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：
A ．有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比．
B ．他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设．
C ．通过实验取得如下数据：
(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是________、________.
(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正：__________________.
解析：(1)确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”，故B 属于“制定计划”；实验过程，测量数据属“搜集证据”，此过程对应C.研究伸长量x 与拉力F 、长度L 、直径D 的关系时，采用控制变量法，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为控制变量法．这是物理实验中的一个重要研究方法．
(2)他们的假设不是全部正确．在弹性限度内，金属丝的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝的长度成正比．
答案：(1)B C (2)见解析
5.在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示．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．
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图中的坐标图中，请作出F L 图线．
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)试根据以上该同学的实验情况，请你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)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示：
(2)弹簧的原长L0即为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)记录数据的表格如下表：
(4)
缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．
答案：(1)见解析图(2)520(3)(4)见解析
6．(2012年高考广东理综)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．
①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________方向(填“水平”或“竖直”)
②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L x；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表所示：
最小长度为________．
③如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0或L x”)．
④由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图象可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)．
解析：①弹簧的轴线必须沿重力方向，所以应沿竖直方向．
②由于表中测量值已经估读到0.1 mm，L3数据记录不规范，刻度尺的最小刻度应是1 mm.
③因为m0g＝k(L x－L0)，
nmg＋m0g＝k(L n－L0)，
整理得nmg＝k(L n－L x)，
所以横轴应为弹簧长度与L x的差值．
④从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，
即k＝Δmg
Δx＝4.9 N/m，m0＝
k(L x－L0)
g＝1.0×10
－2 kg＝10 g.
答案：①竖直②静止L3 1 mm③L x④4.910
7．某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k，做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小分度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L7.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是____________和______________．
测量记录表：
(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中．
(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1＝L4－L0＝6.90 cm，d2＝L5－L1＝6.90 cm，d3＝L6－L2＝7.00 cm.请你给出第四个差值：d4＝________＝________cm.
(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为：ΔL＝______________，代入数据解得ΔL＝________cm.
(5)计算弹簧的劲度系数k＝______N/m(g取9.8 m/s2)．
解析：(1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L5、L6，与其他数据相比，缺少估读数字，不符合物理记录数据的要求．
(2)用最小刻度是毫米的刻度尺测量时，正确读数并记录到毫米的下一位，即L3＝6.85 cm，L7＝14.05 cm.
(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值为：
d4＝L7－L3＝14.05 cm－6.85 cm
＝7.20 cm.
(4)每增加50 g钩码，弹簧平均伸长量ΔL，则
ΔL＝d1＋d2＋d3＋d4
4×4
＝
6.90＋6.90＋
7.00＋7.20
16cm
＝1.75 cm.
(5)根据胡克定律可知ΔF＝k·ΔL 又ΔF＝mg
所以k＝ΔF
ΔL＝
mg
ΔL＝
0.05×9.8
0.0175N/m＝28 N/m.
答案：(1)L5L6
(2)6.85(6.84～6.86)14.05(14.04～14.06)
(3)L7－L37.20(7.18～7.22)
(4)d1＋d2＋d3＋d4
4×4
1.75(5)28。