（福建专）高考物理一轮复习 第五课时实验一探究弹力和弹簧伸长的关系课时训练VIP专享VIP免费

第课时实验一:探究弹力和弹簧伸长的关系【测控导航】知识点题号1.实验原理及操作1、32.实验数据的处理2、4、5、61.(惠州高三调研)“”某同学做探究弹力与弹簧伸长的关系实验.他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,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-L0作为弹簧的伸长量x,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列所示图线的哪一个C.(填选项前字母)解析:由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长量x≠0,所以选C.2.(厦门模拟)如图(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(乙)).则下列判断不正确的是B.(填选项前字母)A.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比B.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比C.该弹簧的劲度系数是200N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变解析:由题图知,Fx图象是一个过原点的直线,k=N/m=200N/m,可知B不正确,A、C、D正确.3.(福州一中模拟)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:原长度拉力伸长直径250N500N750N1000N1m2.52mm0.4mm0.8mm1.2mm1.6mm2m2.52mm0.8mm1.6mm2.4mm3.2mm1m3.57mm0.2mm0.4mm0.6mm0.8mmD.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)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.(2)求出这种线材的伸长量x与拉力F以及线材的原长度L、截面积S之间的定量关系式.答案:(1)他们的假设不全部正确.在弹性限度内,金属线材的伸长量与拉力成正比,与截面半径的平方成反比,还与金属线材的原长度成正比.(2)x=kFL/S其中k==m2/N=8×10-12m2/N.4.(德州模拟)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内,用测力计可以同弹簧的下端接触),如图(甲)所示,若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变l而测出对应的弹力F,作出Fl图象如图(乙)所示,则弹簧的劲度系数为k=N/m,弹簧的原长l0=cm.解析:根据胡克定律F与l的关系式为:F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0),从图象中得到直线的斜率为2N/cm,截距为20N,故弹簧的劲度系数为k=2N/cm=200N/m,由k(h-l0)=20N,可得l0=20cm.答案:200205.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,理论与实验都表明k=,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.NB.mC.N/mD.Pa(2)有一段横截面积是圆形的橡皮筋,应用如图(甲)所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值.首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L=20.00cm,利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a应该是;测量工具b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.拉力F(N)510152025伸长量x(cm)1.63.24.86.48.0请在图(乙)中作出Fx图象,由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=N/m.(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y=.(保留一位有效数字)解析:(1)由题意将公式k=YS/L整理得Y=kL/S,将各已知量的国际单位代入并整理可知Y的单位为Pa(1N/m2=1Pa).(2)20.00cm准确到毫米,故测量工具为毫米刻度尺,而数据4.000mm数据准确到1/100mm,估读到1/1000mm,必为螺旋测微器(又名千分尺).(3)作出图象如图所示,图象的斜率为橡皮筋的劲度系数,约3.1×102N/m.(4)代入题述公式有Y=5×106Pa.答案:(1)D(2)...