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- 2021-05-26 发布
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2020届一轮复习人教版 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系 课时作业
1.(2018·福建省南平市5月第二次模拟)某实验小组用如图1所示的装置测量弹簧的劲度系数k.每当挂在弹簧下端的钩码(每个钩码质量m=50g)处于静止状态时,用刻度尺测出对应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度内),列表记录如下:
所挂钩码个数n
1
2
3
4
5
6
L(cm)
10.18
13.09
14.58
16.08
17.54
图1
(1)表格中第二组数据的弹簧长度如图所示,则弹簧长度为________cm;
(2)用所学知识尽量精确计算出每挂一个钩码弹簧伸长量ΔL=________cm;并由ΔF=kΔL算出弹簧的劲度系数k=________N/m.(g=9.8m/s2,结果均保留三位有效数字)
2.(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图2甲所示的F-L图象,由图象可知:弹簧原长L0=________cm,由此求得弹簧的劲度系数k=________N/m.
图2
(2)按如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G=1N),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图乙,则指针所指刻度尺示数为________cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为________个.
3.为了探究弹力F和弹簧伸长x的关系,某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图3所示图象.
图3
(1)从图象上看,该同学没能完全按照实验要求做,从而使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为________________________.
(2)甲、乙弹簧的劲度系数分别为________N/m和________N/m(保留三位有效数字);若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧________(填“甲”或“乙”).
(3)从上述数据和图线中分析,请对这个研究课题提出一个有价值的建议.
建议:________________________________________________________________________
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k=Y,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______________________________________.
A.NB.mC.N/mD.Pa
(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图4甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值.首先利用刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm,利用测量工具a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________________.
(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图象如图乙所示,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________.(Y的数值保留一位有效数字)
图4
答案精析
1.(1)11.60 (2)1.48 33.1
解析 (1)由毫米刻度尺的读数方法可知题图中的读数为11.60cm;(2)由平均值法,得:ΔL=cm≈1.48cm,根据ΔF=kΔL,得弹簧的劲度系数k==N/m≈33.1N/m.
2.(1)3.0 200 (2)1.50 3
解析 (1)如题图甲所示的F-L图象,在横轴的截距等于弹簧原长L0,斜率等于弹簧的劲度系数k.可知弹簧原长L0=3.0cm,弹簧的劲度系数k==200N/m.
(2)根据毫米刻度尺读数规则,可知题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.50cm,弹簧被压缩了Δx=(3.0-1.50)cm=1.50cm,根据胡克定律,F=kΔx,解得F=3N,由此可推测题图乙中所挂钩码的个数为3个.
3.(1)弹簧形变量超过其弹性限度
(2)66.7 200 甲 (3)见解析
解析 (1)在弹性限度内弹簧的弹力与形变量成正比,超过弹簧的弹性限度,则此规律不成立,所以图象上端为曲线,是因为弹簧形变量超过其弹性限度.
(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为
k甲==N/m≈66.7N/m
k乙==N/m=200N/m
要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选用在一定的外力作用时,弹簧的形变量大的弹簧,故选甲弹簧.
(3)建议:实验中的钩码不能挂太多,以保证弹簧形变量在弹性限度内.
4.(1)D (2)螺旋测微器 (3)312.5 (4)5×106Pa
解析 (1)根据表达式k=Y得:Y=,已知k的单位是N/m,L的单位是m,S的单位是m2,所以Y的单位是N/m2,也就是Pa,D正确;(2)测量橡皮筋的长度L用毫米刻度尺,测量橡皮筋未受到拉力时的直径用螺旋测微器;(3)根据F=kx可知,图象的斜率大小等于劲度系数大小,由F-x图象求出劲度系数为k=N/m=312.5N/m;
(4)根据k=Y可得Y==Pa=5×106Pa