2019高考物理一轮复习 第二章 相互作用 微专题18 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系加练半小时 粤教版

微专题18 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系方法点拨(1)实验原理：二力平衡(2)数据处理：图像法1(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图1甲所示的FL图像由图像可知：弹簧原长L0_cm，由此求得弹簧的劲度系数k_N/m.图1(2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G1N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所指刻度尺示数为_cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为_个2.某物理实验小组在探究弹簧的劲度系数k与其原长l0的关系实验中，按示意图2所示安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧上安装可移动的轻质指针P，实验时的主要步骤是：图2将指针P移到刻度尺l015cm处，在弹簧挂钩上挂上200g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指针P移到刻度尺l0210cm处，在弹簧挂钩上挂上250g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；取下钩码，将指针P移到刻度尺l0315cm处，在弹簧挂钩上挂上50g的钩码，静止时读出指针所指刻度并记录下来；重复步骤，在每次重复时，都将指针P下移5cm，同时保持挂钩上挂的钩码质量不变将实验所得数据记录、列表如下：次数弹簧原长l0/cm弹簧长度l/cm钩码质量m/g15.007.23200210.0015.56250315.0016.6750420.0022.2350525.0030.5650根据实验步骤和列表数据，回答下列问题：(1)重力加速度g取10m/s2.在实验步骤中，弹簧的原长为15 cm时，其劲度系数k_ N/m.(2)同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数_(弹簧处在弹性限度内)A不变B越大C越小3.(2017四川成都第一次诊断)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，看作一根新弹簧，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，同学们做出如下猜想：图3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k3k1k2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3)(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空a将弹簧A悬挂在铁架上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；b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；c由F_计算弹簧的弹力，由xL1L0计算弹簧的伸长量，由k计算弹簧的劲度系数；d改变_，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；e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4是实验得到的图线，由此可以判断_同学的猜想正确图44(2017江西师大附中3月月考)橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即Fkx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明kY，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量(1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是_ANBmCN/mDPa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图5甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度L20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000mm，那么测量工具a应该是_(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像如图乙所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k_N/m.(4)这种橡皮筋的Y值等于_(Y的数值保留一位有效数字)图5答案精析1(1)3.0200(2)1.503解析(1)如题图甲所示的FL图像，在横轴的截距等于弹簧原长L0，斜率等于弹簧的劲度系数k.弹簧原长L03.0cm，弹簧的劲度系数k200N/m.(2)根据毫米刻度尺读数规则，要估读到0.1mm，如题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.50cm.弹簧被压缩了x3.0cm1.50cm1.50cm，根据胡克定律，Fkx，解得F3N，由此可推测题图乙中所挂钩码的个数为3个2(1)30(2)C解析(1)弹簧的原长为l0315cm时，挂钩上钩码的质量为m350g，所受拉力F3m3g0.5N，弹簧长度l316.67cm，弹簧伸长x3l3l031.67cm.根据胡克定律，F3k3x3，解得k330N/m.(2)弹簧的原长为l0525cm时，挂钩上钩码的质量为m550g，所受拉力F5m5g0.5N，弹簧长度l530.56cm，弹簧伸长x5l5l055.56cm.根据胡克定律，F5k5x5，解得k59N/m.由此可知，同一根弹簧的原长越长，弹簧的劲度系数越小，选项C正确3(2)nmg钩码的个数(3)乙4(1)D(2)螺旋测微器(3)312.5(4)5106Pa解析(1)根据表达式kY得：Y，已知k的单位是N/m，L的单位是m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，D正确；(2)测量橡皮筋的长度L用毫米刻度尺，测量橡皮筋未受到拉力时的直径用螺旋测微器；(3)根据Fkx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由Fx图像求出劲度系数为kN/m312.5 N/m；(4)根据kY可得YPa5106Pa4