广东物理高考一轮复习实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系

第二章 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系1(2009广东理基)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关系的图象如图实27所示下列表述正确的是()Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象的横轴截距表示弹簧的原长，A错误；图象的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C错误；图象不过原点，D错误答案：B2(2010临沂质检)如图实28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，如图实28乙所示则下列判断正确的是()图实28A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变解析：由图乙知，Fx是一个过原点的直线，k N/m200 N/m，可知A错，B、C、D正确答案：BCD3某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂并让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图实29所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.解析：当外力F0时，弹簧的长度即原长L010 cm，图线的斜率就是弹簧的劲度系数，即k102 N/m50 N/m.答案：10504用如图实210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对应刻度如图实210乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图实210乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g9.8 m/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.图实210解析：对钩码进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律，得2mgk(ll0)3mgk(ll0)则k N/m70 N/m挂三个钩码时，可列方程(mmm)gkxx m2.10102 m2.10 cm.答案：702.105某同学用如图实211所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8 m/s2)钩码质量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/102 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图实212所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线图实212(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为_N/m.解析：(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上，偏差比较大的点舍去，不在线上的点尽量均匀分布在线的两侧，如图所示(2)根据所画图象可以看出，当m5.00102 g0.5 kg时，标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系，所以在F4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，由胡克定律Fkx可知，图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k，即k25.0 N/m.答案：(1)见解析(2)04.925.06(2008北京高考)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，然后将最小刻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的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；挂七个50 g的砝码时，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_.代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据图实213将这两个测量值填入上表中图实213(3)为了充分利用测量数据，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：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 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砝码的弹簧平均伸长量L.L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L_，代入数据解得L_cm.(5)计算弹簧的劲度系数k_N/m.(g取9.8 m/s2)解析：(1)L5、L6两组数据在读数时均没有估读值(2)根据表格已知读数，刻度尺上端的刻度数小，因而L36.85 cm，L714.05 cm.(3)题中三组数据在寻求多挂4个砝码形成的长度差，故d4L7L3(14.056.85)cm7.20 cm.(4)每增加4个砝码弹簧的平均伸长量L1，则每增加1个砝码弹簧的平均伸长量L，代入数据求得L1.75 cm.(5)由(3)(4)可知，弹力F和弹簧伸长量L成正比，即满足FkL，代入数据k N/m28 N/m.答案：(1)L5L6(2)6.8514.05(3)L7L37.20(4)1.75(5)287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/m DPa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图实214所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L20.00 cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000 mm，那么测量工具a应该是_，测量工具b应该是_(3)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.拉力F/N510152025伸长量x/cm1.63.24.76.48.0请作出Fx图象，由图象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_解析：(1)在弹性限度内，弹力F与伸长量x成正比，Fkx，又根据题意可知，kYS/L.则FkxYx得出杨氏模量Y各物理量取国际单位得杨氏模量的单位是N/m2Pa，选项D正确(2)根据精确度判断可知a为毫米刻度尺，b为螺旋测微器(3)根据表格数据，描点、连线，可得Fx图象如图所示根据斜率的物量意义表示劲度系数k，k3.1102 N/m.(4)根据YkL/S求得，Y5106 Pa.答案：(1)D(2)毫米刻度尺螺旋测微器(3)图象见解析图3.1102(4)5106 Pa8(2010南京模拟)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，一学习小组同学研究“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：长度 拉力 伸长直径250 N500 N750 N1 000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mmD同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善(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：确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”；实验过程和测量数据属“搜集证据”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答案：(1)BC(2)他们的假设不是全部正确在弹性限度内，金属丝(杆)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(杆)的长度成正比内容总结（1）第二章 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系1(2009广东理基)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关系的图象如图实27所示下列表述正确的是()Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象的横轴截距表示弹簧的原长，A错误