作業(yè)9實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系7一、選擇題1一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力F與彈簧長度l的圖象如圖91所示下列表述正確的是()圖91Aa的原長比b的長Ba的勁度系數(shù)比b的大Ca的勁度系數(shù)比b的小D測得的彈力與彈簧的長度成正比解析：圖象的橫軸截距表示彈簧的原長，A錯誤；圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，B正確，C錯誤；圖象不過原點，D錯誤答案：B2(2019年臨沂模擬)(多選)如圖92甲所示，一彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力的關(guān)系圖象，如圖92乙所示則下列判斷正確的是()圖92A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的形變量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變解析：由題圖92乙知，F(xiàn)x是一個過原點的直線，kN/m200 N/m，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧所受力的方向無關(guān)，A錯誤，B、C、D正確答案：BCD3(多選)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是()A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等解析：實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選項A、B正確答案：AB4某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把LL0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下列選項中的()解析：由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x>0，所以選C.答案：C二、非選擇題5(2019年廣東深圳調(diào)研)把兩根輕質(zhì)彈簧串聯(lián)起來測量它們各自的勁度系數(shù)，如圖93甲所示(1)未掛鉤碼之前，指針B指在刻度尺如圖93乙所示的位置上，其示數(shù)為_cm.(2)將質(zhì)量為50 g的鉤碼逐個掛在彈簧的下端，逐次記錄兩彈簧各自的伸長量；所掛鉤碼的質(zhì)量m與每根彈簧的伸長量x可描繪出如圖93丙所示的圖象，由圖象可計算出彈簧的勁度系數(shù)k_N/m.(取重力加速度g9.8 m/s2)圖93(3)圖93丙中，當(dāng)彈簧的伸長量超過17 cm時其圖線為曲線，由此可知，掛上第_個鉤碼時，拉力已經(jīng)超過它的彈性限度，這對測量彈簧的勁度系數(shù)_(填“有”或“沒有”)影響(彈簧的彈性限度足夠大)解析：(1)刻度尺讀數(shù)需估讀到最小分度的下一位，指針B示數(shù)為11.50 cm.(2)由題圖93丙中的數(shù)據(jù)可知，彈簧的形變量為x7.00 cm時，拉力Fmg4×0.05×9.8 N1.96 N，根據(jù)胡克定律可知k28 N/m.(3)由題圖93丙中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈簧的伸長量為14 cm時，對應(yīng)的拉力F是1.96 N，所以其勁度系數(shù)k114 N/m；彈簧的伸長量為17 cm時，對應(yīng)的拉力Fk1x14×0.17 N2.38 N，n4.86.由此可知，掛上第5個鉤碼時，拉力已經(jīng)超過彈簧的彈性限度，這時彈簧的圖線仍然是直線，說明對測量彈簧的勁度系數(shù)沒有影響答案：(1)11.50(2)28(3)5沒有6(2019年陜西延安質(zhì)檢)用如圖94所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測彈簧一端固定于A點，另一端B用細繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個鉤碼時，繩上一定點P對應(yīng)刻度如圖94乙中ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點對應(yīng)刻度如圖94乙中cd虛線所示，已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g9.8 m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為_N/m.掛三個鉤碼時彈簧的形變量為_cm.圖94解析：由圖題94可知，當(dāng)鉤碼增加1個時，彈力增大mg，彈簧的長度伸長量增加0.70 cm，則由平衡關(guān)系可知，mgkx，解得勁度系數(shù)k70 N/m；對3個鉤碼由3 mgkx1，解得x12.10 cm.答案：702.107某同學(xué)利用如圖95甲所示的裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實驗圖95(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持_狀態(tài)(2)他通過實驗得到如圖95乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線由此圖線可得該彈簧的原長x0_cm，勁度系數(shù)k_N/m.(3)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一個彈簧測力計，當(dāng)彈簧測力計上的示數(shù)如圖95丙所示時，該彈簧的長度x_cm.解析：(1)安裝刻度尺時，必須使刻度尺豎直放置(2)由題中Fx圖象知，彈簧原長x04 cm；kN/m50 N/m.(3)由題圖95丙可知，彈簧測力計的示數(shù)為3.0 N，則x0.06 m6 cm，則xx0x10 cm.答案：(1)豎直(2)450(3)108橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)，伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實踐都表明kY，其中Y是一個由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量(1)在國際單位制中，楊氏模量Y的單位應(yīng)該是()ANBmCN/m DPa(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖96所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度L20.00 cm，利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D4.00 mm，那么測量工具a應(yīng)該是_，測量工具b應(yīng)該是_圖96(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗記錄.拉力F/N 5 10 15 20 25伸長量x/cm 1.63.24.7 6.4 8.0請作出Fx圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_N/m.(4)這種橡皮筋的Y值等于_解析：(1)在彈性限度內(nèi)，彈力F與伸長量x成正比，F(xiàn)kx，由題意可知k，則FkxY·x，解得楊氏模量Y，各物理量取國際單位得楊氏模量的單位是N/m2Pa，D正確(2)根據(jù)精確度判斷可知a為毫米刻度尺，b為螺旋測微器(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，描點、連線，可得Fx圖象如圖97所示根據(jù)斜率的物量意義表示勁度系數(shù)k，可知k3.1×102 N/m.圖97(4)根據(jù)Y，求得，Y5×106 Pa.答案：(1)D(2)毫米刻度尺螺旋測微器(3)圖象見解析圖3.1×102(4)5×106 Pa9(2019年福建福州名校檢測)小明和小紅同學(xué)對如圖98所示自制“橡皮筋測力計”進行標(biāo)度(均在橡皮筋的彈性范圍內(nèi))圖98(1)小明測量了不掛鉤碼和掛1個鉤碼時的指針指在刻度尺上的位置分別為5.00 cm和5.60 cm，然后根據(jù)所學(xué)彈簧彈力知識，經(jīng)過類比，按彈簧測力計的刻度規(guī)律在刻度尺上依次進行了標(biāo)度，則小明應(yīng)在刻度尺_cm處標(biāo)示掛5個鉤碼的指針位置(2)小紅分別測量了不掛鉤碼、掛1個鉤碼、掛2個鉤碼指針在刻度尺上的位置，并按實際測量進行標(biāo)度，其數(shù)據(jù)如下表：掛鉤碼的個數(shù)01234567指針在刻度尺上的位置x(cm)5.005.606.307.208.309.6011.0012.50請在圖99坐標(biāo)上畫出指針在刻度尺上所指的刻度x與所掛鉤碼個數(shù)的關(guān)系圖象并回答橡皮筋所受的拉力與其伸長長度_(填“是”或“否”)成線性關(guān)系圖99(3)請你分析小明和小紅的標(biāo)度方法誰更科學(xué)(說明理由)_解析：(1)由題意可知，彈簧的原長為5 cm，掛1個鉤碼時，mgk(5.65)0.6 k，所以掛5個鉤碼時有5 mg(x5)，解得x8 cm.(2)(3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)做出圖象，如答案圖所示，由圖象可知，拉力和伸長長度不成線性關(guān)系，所以不能與彈簧進行類比，要進行實際測量，所以小紅的做法更科學(xué)答案：(1)8.00(2)如圖910否(3)小紅的做法更科學(xué)因為橡皮筋所受的拉力與其伸長量不成線性關(guān)系，所以不能與彈簧類比，要進行實際測量圖91010某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表：代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_由表可知所用刻度尺的最小分度為_(3)圖911是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(填“L0”或“Lx”)圖911(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)解析：(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向(2)彈簧靜止時，記錄原長L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，規(guī)范數(shù)據(jù)應(yīng)讀至厘米位的后兩位，最后一位應(yīng)為估計值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1 mm.(3)由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時，x為0，所以xLLx.(4)由胡克定律Fkx知，mgk(LLx)，即mgkx，所以圖線斜率即為，則彈簧的勁度系數(shù)kN/m4.9 N/m.同理砝碼盤質(zhì)量mkg0.01 kg10 g.答案：(1)豎直(2)靜止L31 mm(3)Lx(4)4.9108