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

河北2013高考二轮复习实验专题训练
探究弹力与弹簧形变量的关系
1.①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。

2.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。

用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x的实验记录。

（1）请在图所示的坐标系中作出F---x图象。

（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）3.1×102
解析：由胡克定律，F=kx，F-x图象的斜率等于该橡皮筋的劲度系数，k=
F
x
∆
∆
==3.1×102N/m。

3．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图线如图所示．
①由图求出弹簧的劲度系数，即k=_________
②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的值与橡皮筋
未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关，理论与实际都表明L YS 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 ． N
B ． m
C ． N/m
D ． Pa
（2）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=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）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F-x 的图像，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）
（4）这种橡皮筋的杨氏模量Y=______。

（保留一位有效数字）
根据F=k （l-l 0）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=3．1×102N/m ．（4）根据Y=kL/S 求得，Y≈5×106 Pa ．
5、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） ①小明测量了不挂钩码和挂1个钩码时的指针指在刻度尺上的位置分别为5.00cm 和
5.60cm,然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 cm 处标示挂5个
钩码的指针位置.
②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
l
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x 与所挂钩码个数的关系图像。

并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。

③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L-Lo 作为弹簧的 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：
答案.C （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 cm2，设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。