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题型:简答题
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简答题 · 9 分

一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g.

12.若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为          ;(用m、g、s、h等四个字母表示)

13.该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:

根据表中已有数据,表中缺失的数据可能是s=                cm;

14.完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:

(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;

(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;

(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为        。(用L、h、y等三个字母表示)

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(1)由平抛运动规律有 s=vt,h=gt2
得 v==s
由机械能守恒定律得 EP=mv2=释放小球前弹簧的弹性势能表达式为Ep=

考查方向

探究弹力和弹簧伸长的关系.

解题思路

(1)弹簧释放后,小球在弹簧的弹力作用下加速,弹簧与小球系统机械能守恒,小球离开桌面后,做平抛运动,根据平抛运动的知识可以求平抛的初速度,根据以上原理列式即可;

易错点

首先是考察了平抛运动的应用,解决关于平抛运动的问题常用的方法是沿着水平和竖直两个方向进行分解,运用各方向上的运动规律进行解答.利用x与s之间的关系求出弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式.考察了在现有知识的基础上对实验改装后的情况进行分析求解,还考察了对实验误差的分析,学会试验中某个量发生变化导致结果如何变化的分析

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)60.00

解析


(2)由表中数据可看出,在误差范围内,s正比于x,即s=20.0x,
s=20.0×3.00=60.00

考查方向

探究弹力和弹簧伸长的关系.

解题思路


(2)根据表达式求解.

易错点

首先是考察了平抛运动的应用,解决关于平抛运动的问题常用的方法是沿着水平和竖直两个方向进行分解,运用各方向上的运动规律进行解答.利用x与s之间的关系求出弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式.考察了在现有知识的基础上对实验改装后的情况进行分析求解,还考察了对实验误差的分析,学会试验中某个量发生变化导致结果如何变化的分析

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)

解析

(3)由Ep=,小球释放前压缩弹簧的弹性势能为:Ep=联立得(II)步骤中弹簧的压缩量应该为 

考查方向

探究弹力和弹簧伸长的关系.

解题思路


(3)先从实验数据得出弹簧的压缩量与小球的射程的关系,再结合第一小问中结论得到弹性势能与小球的射程的关系,最后综合出弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间的关系.

易错点

首先是考察了平抛运动的应用,解决关于平抛运动的问题常用的方法是沿着水平和竖直两个方向进行分解,运用各方向上的运动规律进行解答.利用x与s之间的关系求出弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式.考察了在现有知识的基础上对实验改装后的情况进行分析求解,还考察了对实验误差的分析,学会试验中某个量发生变化导致结果如何变化的分析

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题型:简答题
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简答题 · 8 分

21.一个同学要研究轻弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为^的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触。当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示。让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为S。

(1)小钢球离开桌面时的速度大小为v=____________,弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式为Ep=___________。

(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:

由实验数据,可确定弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为___________(式中k为比例系数)

正确答案

解析

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知识点

平抛运动探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

23. 如图(1)一a所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究在弹性限内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验。

(1)为完成实验,还需要的实验器材有__________________。

(2)实验中需要测量的物理量有___________。

(3)图(1)-b是弹黄所受弹力F与弹簧伸长长度x的F-x图线,由此可求出弹赞的劲度系数为________N/m,图线不过原点的原因是___________________。

正确答案

(1)刻度尺  

(2)弹簧的原长、弹簧伸长后的长度  

(3)200   弹簧有自重

解析

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知识点

探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

29.为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如图(a)所示的实验装置,他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不及质量及长度)固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为M和N,M低于N,绳长为L(L>D).他们首先在绳上距离M点10cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出绳MC、NC的拉力大小TM和TN,随后改变重物悬挂点的位置,每次将M到C点的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TM、TN与绳MC长度之间的关系曲线如图所示。

由实验可知:

(1)曲线Ⅰ中拉力最大时,C与M点的距离为_________cm,该曲线为_________(选填:TM或TN)的曲线.

(2)若用一个光滑的挂钩将该重物挂于绳子上,待稳定后,左端测力计上的示数为_________N.

(3)两立柱的间距D与绳长L的比值约为_________.(保留2位小数,取g=10m/s2

正确答案

(1)100cm,TN

(2)4.3;

(3)0.93.

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知识点

探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

13.下列有关实验的描述中,正确的是(    )

A在“验证力的平行四边形定则”实验中,用两弹簧秤同时拉细绳时,细绳之间的夹角应为90°

B在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中,作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数

C在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中,放小车的长木板应该尽量使其水平

D在“验证机械能守恒定律”的实验中,必须由求出打某点时纸带的速度

正确答案

B

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知识点

验证力的平行四边形定则探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型:填空题
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填空题 · 6 分

21.(1) 小翔利用如图甲所示的装置,探究弹簧弹力与伸长量的关系,由实验绘出的关系图线如图乙所示,该弹簧劲度系数为(    )N/s。

(2)小丽用如图丙所示的装置验证“力的平行四边形定则”,用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后,其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:

A.如图丙,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置

B.卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧称将弹簧末端拉到同一位置,记录细绳套的(    )及两弹簧称相应的读数。图丁中弹簧称的读数为(    )N;(保留两位小数点)

C.小丽在坐标纸上画出两弹簧拉力的大小和方向如图丁所示,请你用作图工具在图戊中作出的合力

D.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力如图戊所示;

E. 最后观察比较,得出结论。

正确答案

(1)125   (2)方向     11.40(11.38~11.42)   如图所示 

解析

(1)图线斜率为弹簧劲度系数,由图可得:

125N/m。

(2)两弹簧称将弹簧末端拉到同一位置,记录两拉力的大小和方向,即细绳套的方向及两弹簧称相应的读数弹簧秤读数要估读一位,由图得图丁中弹簧称的读数为11.40N(11.38~11.42N)选定合适的标度,以两个分力为邻边做平行四边形,合力为平行四边形的对角线,作图如答案图。

知识点

验证力的平行四边形定则探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型:简答题
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简答题 · 17 分

22.(1)用如图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,旁边附有一竖直刻度尺,当挂两个钩码时,绳上一定点P对应刻度如图ab虚线所示,再增加一个钩码后,P点对应刻度如图cd虚线所示。已知每个钩码质量均为50g,重力加速度g=9.8m/s2。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为____________cm。(刻度尺最小格为1 mm)

(2)某同学用“伏安法”测量一个额定功率为1W、阻值约为5Ω的电阻Rx。

实验室中现有如下实验器材:

A电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为0.2Ω)B.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.05Ω)

B电压表V1(量程0~3V,内阻约为3kΩ)D.电压表V2(量程0~15V,内阻约为15kΩ)

CE.滑动变阻器R1(0~500Ω)F.滑动变阻器R2(0~10Ω)

D蓄电池E(电动势约为12V,内阻不计)

H.开关、导线若干

为了较准确的测量Rx的阻值,要求电压从零开始调节,多测几组数据,画出U-I图象,从而求出Rx的阻值。

①电流表应选(  )、电压表应选(  )、滑动变阻器应选

(   )  (填器材前的字母序号)。

②在方框内画出该实验的电路图。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

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题型:简答题
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简答题 · 18 分

19.(1)小明和小红同学对如图所示的自制“橡皮筋测力计”进行标度(均在橡皮筋的弹性范围内进行)。

①小明测量了不挂钩码和挂1个钩码时的指针指在刻度尺上的位置分别为5.00cm和5.60cm,然后根据所学弹簧弹力的知识,经过类比,按弹簧测力计的刻度规律在刻度尺上依次进行了标度,则小明应在刻度尺(       )cm处标示挂5个钩码的指针位置。

②小红分别测量了不挂钩码、挂1个钩码、挂2个钩码……指针在刻度尺上的位置,并按实际测量进行标度,其数据如下表:

请在右图坐标上画出指针在刻度尺上的所指的刻度x与所挂钩码个数的关系图像。

③请你分析小明和小红的标度方法谁更科学(说明理由)(                         )。

(2)某同学进行测量电阻R的阻值的实验。他先用多用电表进行粗测,电表示数如图。然后用伏安法进行较精确的测量,现已选定滑动变阻器(阻值0~200Ω),开关一只,导线若干,另有如下备选器材:

请回答如下问题:

①多用电表的读数(              );

②用伏安法测量还应选用的器材为(              );(请填写器材前的符号)

③请在右边的方框图中画出实验电路原理图。



正确答案

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探究弹力和弹簧伸长的关系
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题型:简答题
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简答题 · 17 分

22.(1)人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.针对这种环境,某兴趣小组通过查资料获知:弹簧振子做简谐运动的周期为(其中m是振子的质量,k是弹簧的劲度系数).他们设计了一种装置来间接测量物体的质量,

如图所示,A是带夹子的金属块,金属块和夹子的总质量为m0,B是

待测质量的物体(可以被A上的夹子固定),弹簧的劲度系数k未知,

但他们有一块秒表.他们按照以下步骤进行了实验:

A.不放B时用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t1;

B.将B固定在A上,用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t2.

①写出待测物体质量的计算公式为m=(             )(用所测物理量和已知物理量表示)

②由于太空中受到条件的限制,只能把该装置放在如图所示的粗糙水平桌面上进行操作,则该操作对实验结果(     )(填“有”或“无”)影响,因为 (                      ) .

  (2)在测定满偏电流为2.5mA,内阻约为50Ω的电流表A1的内电阻的实验中,备用的器材有:

A.标准电流表A2(量程0~3mA)        B.标准电压表V(量程0~15V)

C.保护电阻R0(阻值100Ω)                D.电阻箱R1(阻值范围0~999.9Ω)

E.电源(电动势1.5V,有内阻)      

F.滑动变阻器R2(阻值范围0~20Ω,额定电流1.5A)

另有若干导线和开关。

①根据列出的器材,设计一种电路尽量准确地测出电流表的内阻。并根据设计的电路写出电流表内阻的表达式(用字母表示,要注明式中各个字母的含义)。

②测出A1的内电阻后,某同学设计了如图所示

的电路,将电流表A1改装成0~0.6A和0~3A

两个量程的电流表,按该同学的设计,当开关S

与a点接通时电流表的量程为_______A;当开关

S接b时,若电流表A1的内电阻为RA,

= (       ) 。



正确答案

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知识点

探究弹力和弹簧伸长的关系测定金属的电阻率
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题型:简答题
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简答题 · 6 分

22.某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

①在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持(     )状态。

②他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小,与弹簧长度戈的关系图线,由此图线可得该弹簧的原长x0=(     ) cm,劲度系数k=(     )N/m。

③他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度x=(     )cm。

正确答案

(1)竖直;

(2)4.0  50.0;

(3)10.0

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探究弹力和弹簧伸长的关系
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