河北省2013高考物理二轮复习 实验专题训练 探究弹力与弹簧形变量的关系

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。答案：125解析：F 与l 的关系图线斜率等于弹簧劲度系数为 k=F/L=125N/m。弹性限度内，伸长量 x 与弹力 F 成正比，即 F=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 1）请在图所示的坐标系中作出 象。（2）由图象可求得该橡皮筋的劲度系数 k= N/m。【答案】 （1）图象如图。 （2）0 2解析：由胡克定律，F=象的斜率等于该橡皮筋的劲度系数，k= =02N/m。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 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：_。4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、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 ）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=2000用测量工具 a 测得橡皮筋未受到拉力时的直径 D=4000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 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） 5 10 15 20 25伸长量 x（ 16 32 48 64 8（4）这种橡皮筋的杨氏模量 Y=_。 （保留一位有效数字）（）可知，图象的斜率大小等于劲度系数大小，由图象求出劲度系数为k=31×10 2N/m （4）根据 Y= 求得，Y5×10 6 、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”）6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 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 。7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 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 标示挂 5 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 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）。8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 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：挂钩码的个数 0 1 2 3 4 5 6 7指针在刻度尺上的位置 x（。（2 分）解析：由于弹簧自身重力的影响，不挂砝码时，弹簧就有一定的伸长量，图象 C 可能正确。9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 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。