2013年高考物理 实验精选百题解析 专题02 探究弹力与弹簧形变量的关系

2013年高考物理 实验精选百题解析 专题02 探究弹力与弹簧形变量的关系1（5分）（2013浙江省宁波市二模）某同学利用弹簧秤和刻度尺来探究一条橡皮筋弹力和伸长量之间的关系，实验时使用了一条拉伸后粗细会明显变化的橡皮筋。 x/cmF/N100.51.001.52.05（1）下图弹簧秤读数为 N，（2）该同学将实验的数据画在坐标纸，如上图所示，根据实验结果，下列说法正确的是： A数据点基本分布在一条直线上，说明橡皮筋的弹力与形变量的关系遵循胡克定律B该橡皮筋形变量越大，越容易拉伸C橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化可能是橡皮筋横截面(粗细)大小变化引起D橡皮筋的弹力与伸长量的比值变化肯定是该同学的实验操作不规范引起的2.（2013广州市查缺补漏题）通过探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或压缩）量成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同已知一根原长为、劲度系数为的长弹簧，现把它截成长为和的B、C两段，设段的劲度系数为、C段的劲度系数为，关于、的大小关系，同学们做出了如下猜想.甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，乙同学：弹簧越短劲度系数越大，所以，为了验证猜想，可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有 .简要实验步骤如下，请完成相应填空a将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的长度L0；b在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数（如n个）并用刻度尺测量弹簧的长度L1；c由F=mg计算弹簧的弹力；由x = L1-L0计算出弹簧的伸长量由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k1的平均值；e按要求将弹簧A剪断成B、C两段，重复实验步骤a、b、c、d。分别求出弹簧B、C的劲度系数k2、k3的平均值。比较k1、k2、k3得到结论图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？OABCF/N_度系数越小）2LL+L L+Lmh3.（5分）（2013西北工业大学附中质检）建筑、桥梁工程中所用的金属材料(如钢筋钢梁等)在外力作用下会伸长，其伸长量不仅与和拉力的大小有关，还和金属材料的横截面积有关人们发现对同一种金属，其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量用E表示，即:E=；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材:不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物；螺旋测微器； 游标卡尺；米尺；天平；固定装置等设计的实验如图所示该同学取一段金属丝水平固定在固定装 置上，将一重物挂在金属丝的中点，其中点 发生了一个微小下移h（横截面面积的变化可忽略 不计）。用螺旋测微器测得金属丝的直径为D；用游标卡尺测得微小下移量为h； 用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m(不超量程)用游标卡尺测长度时如下图，右图是左图的放大图（放大快对齐的那一部分），读数是 。以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为: E = =。4.（8分）（2013广东省佛山市质检）小翔利用如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F与伸长量l的关系，由实验绘出F与l的关系图线如图乙所示，该弹簧劲度系数为 N/m。5.（2013河南洛阳市一模）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F=kx。用如图所示的实验装置可以测量出它的劲度系数k的值。下面表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。（1）请在图所示的坐标系中作出F-x图象。（2）由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k= N/m。6（每空2分）（2013河南漯河市联考）在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置，测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F-x图线如图所示由图求出弹簧的劲度系数，即k=_图线不过原点的原因是：_。7（2013北京市东城区联考）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F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明，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）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是_A N B m C N/m D Pa（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图15（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=2000cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4000mm，那么测量工具a应该是_ _。 （3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。处理数据时，可在图（乙）中作出F-x的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=_N/m。（保留两位有效数字）拉力F（N）510152025伸长量x（cm ）163248648 （4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=_。（保留一位有效数字）Fl0ab8、（2013云南玉溪一中质检）（1）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。则：_弹簧的原长更长，_弹簧的劲度系数更大。（填“a”或“b”）9（8分）（2013山东枣庄期中）“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示。 （1）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示。其中，细绳CO对O点的拉力大小为 N； （2）请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上。由图求出合力的大小F合= N（保留两位有效数字）； （3）某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数。那么，该弹簧的劲度系数k= N/m（保留两位有效数字）。10（4分）（2013安徽马鞍山二中期中测试）在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的Fx图线如图9所示，由图可知弹簧的劲度系数为 N/m图线不过原点的原因是由于 。11（8分）（2013福建福州名校检测）小明和小红同学对如图所示自制“橡皮筋测力计”进行标度（均在橡皮筋的弹性范围内）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.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：挂钩码的个数01234567指针在刻度尺上的位置x（cm）5。.005.606.307.208.309.6011.0012.50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。并回答橡皮筋所受的拉力与其伸长长度 （填“是”或“否”）成线性关系。请你分析小明和小红的标度方法谁更科学（说明理由） 。12（2013山东莱州质检）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验，他先把弹簧甲放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L。再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-Lo作为弹簧的伸长量，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的哪一个：13（2013哈尔滨三中月考）用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到的拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律这个发现为后人对材料的研究奠定了重要的基础现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0. 8 cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/100,由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如右图：(1)根据测试结果，推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为x= （用所给字母表示,比例系数用k表示）。(2)在寻找上述关系中，运用 科学研究方法。