组卷网 > 知识点选题 > 探究弹力和弹簧伸长量的关系的数据处理与误差分析
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解析
| 共计 17 道试题
1 . 某中学A、B两个课外拓展活动小组利用所学物理知识分别制作了加速度测量仪。

(1)A组同学用轻弹簧、直尺和钢球制作了一个“竖直加速度测量仪”,将弹簧上端固定,在弹簧旁沿竖直方向固定直尺,图甲中还未在直尺上标记加速度值。不挂钢球时,弹簧下端指针读数为;下端悬挂钢球,静止时指针读数为,已知钢球质量为
①此轻弹簧的劲度系数___________
②取竖直向上为正,则此直尺刻度处应标记为___________
(2)B组同学用木板、细线、小球和刻度尺制作了一个“水平加速度测量仪”,如图乙,使用时,将小球用细线悬挂于水平刻度尺正上方的固定点,点与刻度尺上边缘的竖直距离为,保持装置处于竖直面内.现用该装置测量某地铁启动过程中的加速度,测量仪稳定后细线与刻度尺上边缘交点的读数为,则地铁的运动方向___________(填“向左”或“向右”),加速度的大小___________(用表示)。
2024-02-19更新 | 142次组卷 | 1卷引用:山东省菏泽市2023-2024学年高一上学期期末测试物理试题
2 . 物理实验课上,学生用铁架台、刻度尺、弹簧和多个质量已知且相等的钩码(每个钩码的质量),做探究“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。

(1)装置如图甲所示,下列说法正确的是__________
A.实验前,应该先把弹簧水平放置测其原长
B.逐一增挂钩码,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态再读数
C.为了减小实验误差,可以无限制增加钩码个数,从而多读几组数据
D.正确操作后,弹簧自身重力对弹簧劲度系数的测量无影响
(2)某小组处理数据时以钩码个数n为横坐标,轻弹簧伸长量x为纵坐标,做出如图乙中的a图像,根据图像可知弹簧的劲度系数是____________,取。(结果保留2位有效数字)
(3)该小组将(2)中的弹簧剪为两段,取其中一段重复实验,得出如图乙中的b图像。关于剪断后弹簧的劲度系数变化情况,该小组成员有不同看法,甲同学认为“弹簧的劲度系数与材料有关,剪断后的弹簧材料未变,劲度系数不变”,乙同学认为“图像的斜率减小了,剪断后弹簧的劲度系数比原来的减小了”,丙同学认为“图像斜率的倒数增大了,剪断后弹簧的劲度系数比原来的增加了”,你认为__________同学的说法是正确的。
3 . 某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究“弹簧的弹力与弹簧压缩量的关系”。
该小组进行了如下的实验操作:

a.将金属底码竖直放置在水平实验台上,再将被测弹簧穿在底码的金属杆上,并保持弹簧竖直;
b.将刻度尺竖直固定在弹簧一侧,使刻度尺的“0”刻度线与弹簧底端对齐,并记录下此时弹簧顶端对应的刻度尺读数
c.在弹簧上放置一个质量为的槽码,待弹簧稳定后,再次记录弹簧顶端对应的刻度尺读数
d.在弹簧上依次添加相同规格的槽码,并记录相应的刻度尺读数。
根据以上实验操作,回答下列问题:
(1)根据实验测得的数据,作出槽码质量与相应弹簧长度的关系图像如图所示,由图像可知,未放置槽码时,弹簧上端对应刻度尺的读数应为___________

(2)若当地重力加速度的大小,则该弹簧的劲度系数___________(结果保留2位有效数字)。
(3)在实验中,弹簧的弹力与弹簧的长度成一次函数关系,要使图像成为一条过原点的倾斜直线,需作出槽码质量与___________的关系图像。
2023-11-17更新 | 162次组卷 | 3卷引用:山东省菏泽市2023-2024学年高一上学期11月期中考试物理试题
4 . 某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”,可以用来测量电梯竖直上下运行时的加速度,其构造如图甲所示。将弹簧竖直自由悬挂时,指示针指示的刻度尺刻度为6.50cm;在弹簧下端悬挂一质量为0.2kg的钩码,当钩码静止时指示针指示的刻度尺刻度如图甲所示。已知该装置中使用的弹簧在从原长到拉伸4.50cm范围内能较好的满足胡克定律,重力加速度g=9.8m/s2

(1)该弹簧的劲度系数k=________N/m;(结果保留两位有效数字)
(2)该“竖直加速度测量仪”可较准确测量的竖直向上的加速度的最大值为________m/s2;(结果保留三位有效数字)
(3)在实际测量过程中,指示针会随钩码上下振动,为了能让指示针尽快稳定下来,该同学将钩码换成与钩码质量相同的强磁铁,并在强磁铁正下方放置一铝块,如图乙所示。与不加铝块相比,此种情况下测得的加速度值________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)弹簧下端悬挂钩码的质量越大,该测量仪可较准确测量的竖直向上的加速度的最大值________(选填“越大”、“越小”或“不变”)。
2023-05-21更新 | 805次组卷 | 6卷引用:2023届山东省济南市高三下学期三模物理试题
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5 . 在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,
(1)某位同学将一根弹簧竖直悬挂,待弹簧自由下垂并静止后,依次在弹簧下端挂上钩码、钩码、钩码……,每次当钩码处于静止状态时测出弹簧的长度。当所挂钩码为时,如图甲所示,指针所指位置的刻度尺读数为_________

(2)以弹簧弹力(大小等于砝码重力,重力加速度)为纵坐标,弹簧长度为横坐标,建立坐标系。将相应数据在坐标系上描点,如图乙所示,其中5个对应的点已标出,将问题(1)读取的数据也描到图乙中,并作出图像。根据所得图像,可知弹簧处于原长时指针的读数为__________;弹簧的劲度系数为__________。(结果保留三位有效数字)

(3)另一位同学又找来一根完全相同的弹簧,并将两根弹簧并联悬挂,如图丙所示。经正确操作后将测得数据在图乙中绘制图线,则所得图线将出现在__________(选填“区域I”、“区域II”或“原图线位置”)
6 . (1)甲小组利用弹簧测力计探究两个互成角度的力的合成规律,装置如图甲所示。

①甲小组先用一个弹簧测力计施加一个力把结点拉至O点,记下这个力。再用两个弹簧测力计分别钩住细绳套仍将结点拉至O点,记录下这两个力。这里采用的实验方法是______
A.微元法       B.理想实验法       C.等效替代法       D.控制变量法
②甲小组实验中,下列操作正确的是______
A.应保证角与角始终相等
B.应保证细绳与纸面平行
C.两弹簧测力计的拉力越接近相等误差越小
D.挂弹簧测力计的细绳应适当长一些
(2)乙小组用铁架台、刻度尺、弹簧和多个质量已知且质量相等的钩码,探究“弹簧弹力与弹簧形变量的关系”实验,如图乙所示。

①根据实验数据绘制图像,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的形变量x.如图丙所示,由图像可得弹簧的劲度系数______(计算结果保留2位有效数字,重力加速度g);
②将上面弹簧分成长度不等的两段,其弹力F与弹簧长度L的关系如图丁所示,下列说法正确的是______
A.长的一段图像为c,短的一段图像为a
B.长的一段图像为c,短的一段图像为d
C.长的一段图像为b,短的一段图像为a
D.长的一段图像为b,短的一段图像为d
2023-02-13更新 | 1719次组卷 | 4卷引用:山东省滨州市2022-2023学年高一上学期期末物理试题
7 . 疫情期间小明同学认真学习网课的同时积极锻炼身体增强体质。在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系时,小明利用如图器材,测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数。实验步骤如下:

A.将弹簧拉力器一端固定在支架上,另一端系一个绳套
B.水桶装入一定量的水,用体重计测量水桶和水的总质量m,并记录
C.将水桶系在绳套上,缓慢释放水桶,稳定后测量弹簧的长度l,并记录
D.改变水的质量,重复步骤B、C,并记录数据
E.绘制图像,并根据图像求拉力器弹簧的劲度系数

(1)某次实验水桶及水总质量为10kg时,弹簧长度如图(每次测量时读最后一圈弹簧下边缘刻度),读数为___________cm;
水桶和水的总质量m05kg10kg15kg20kg
弹簧长度l24.00cm27.62cm________34.86cm38.48cm
(2)在坐标纸中已经描绘了4组数据点,请将未描绘的数据点补充完整,并做出m-l图像:___________
(3)根据图像计算可得拉力器(共五根弹簧)中每根弹簧劲度系数为___________N/m(重力加速度g=10m/s2,结果保留两位有效数字);
(4)弹簧拉力器手柄和弹簧自身质量对弹簧劲度系数的测量结果___________(选填“有”或“无”)影响。
8 . 某物理小组通过查阅资料得知,弹性材料的弹性系数,其中是弹性材料未受力时的长度,是横截面积,是由材料决定的一个常数,材料力学上称之为杨氏模量,在国际单位制中单位为。该物理小组通过如图甲所示的实验装置测量橡皮绳的杨氏模量,同学们将橡皮绳上端固定,刻度尺贴近橡皮绳竖直放置。在橡皮绳下端逐一增挂钩(质量均为),每增挂一只钩码均记下对应的橡皮绳伸长量,同时根据平衡条件计算出橡皮绳的拉力,实验数据如下:

钩码个数

1

2

3

4

5

6

拉力

0.49

0.98

1.47

1.96

2.45

2.94

伸长量

1.00

1.98

3.02

4.00

5.60

7.95

(1)小李同学通过观察实验数据,发现前四次实验中拉力每增加,橡皮绳伸长量的变化量几乎不变,为减小实验误差,小李同学利用“测量匀变速直线运动的加速度”时用过的“逐差法”来计算的平均值,并得出弹性系数的表达式为________。(用前四次实验橡皮绳的伸长量以及表示)
(2)小赵同学利用图像法处理数据,请根据表格中的实验数据在图乙的坐标系中标出后3组数据对应的坐标点并画出图像。(      )
(3)测得实验所用橡皮绳未受力时的长度为,直径为。橡皮绳在伸长量较小时,横截面积变化很小,近似满足胡克定律。根据乙图所绘图像计算橡皮绳在近似满足胡克定律时的杨氏模量为________。(结果保留一位有效数字)
2022-05-05更新 | 1032次组卷 | 3卷引用:2022届山东省济南市高三下学期二模物理试题
9 . 某同学查到弹簧的弹性势能与弹簧的形变量x之间的关系为:,为了验证此表达式是否正确,他进行了如下实验:

(1)如图甲所示,将一弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上,一指针固定在弹簧下端,刻度尺竖直固定在弹簧一侧,刻度尺零刻线与弹簧上端点对齐。测量弹簧原长时,指针指示刻度如图乙所示,则弹簧原长__________cm。
(2)他依次在弹簧下端挂上钩码,同时测得弹簧静止时相应的形变量,记录钩码质量m和对应的弹簧形变量x的数据,得到的图像如图丙所示。
(3)取重力加速度,由图像可得弹簧的劲度系数为__________。(计算结果保留2位有效数字)
(4)测得一带指针的小滑块质量为
(5)他将气垫导轨调成水平,弹簧一端固定在气垫导轨左侧,刻度尺固定在气垫导轨上方,如图丁所示。

(6)启动充气泵,用小滑块将弹簧压缩后由静止释放,弹簧将小滑块弹出,对小滑块在气垫导轨上滑行的过程进行频闪照相,频闪频率为,读出小滑块与弹簧分离后连续的四张照片指针指示位置的刻度值,记录在下表中。

则小滑块离开弹簧后获得的动能__________J:根据表达式,结合前面所得k值可得弹簧的弹性势能__________J。(计算结果保留2位有效数字)
(7)改变弹簧的初始压缩量,多次重复以上步骤进行验证。
10 . 小鱼同学用身边的学习用品探究橡皮筋的劲度系数k,进行了下面的操作:将橡皮筋上端固定在竖直面内的白纸上的O点,下端打结,在结点P处挂上质量为m=20g的橡皮,记下静止后结点的位置P1。在结点P系上一根细线,并通过水平细线将橡皮在纸面内缓慢拉起,如图甲所示,又记录了结点P的四次不同位置。小鱼取下白纸,以O点为圆心、以橡皮筋原长为半径画圆弧,如图乙所示。连接OP2,与圆弧交于A2,并过A2OP1的垂线,垂足为B2。分别测出P2的距离x2OB2的距离y2。同样测得其余四个位置对应的xy值,如下表所示,其中g取9.8m/s2
序号12345
x/cm0.700.831.081.271.51
y/cm4.513.802.972.482.09
cm-10.2220.2630.3360.4030.478
请完成下列问题:
(1)用mgx、y、L0表示橡皮筋的劲度系数k_______
(2)作出如图丙所示的图像,则可求得k_________       N/cm(保留两位有效数字);

(3)若小鱼标记好P5后,通过水平线将橡皮擦缓慢放回到最低点过程中,再次测得五组不同数据,算出相应的k',则k__________k'(填“>”“<”或“=”)。
2022-04-01更新 | 1924次组卷 | 6卷引用:2022届山东省潍坊市高三下学期学科核心素养测评物理试题
共计 平均难度:一般