1、2013届高三物理总复习精品课时作业第9讲 实验：探究弹力与弹簧伸长的关系1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，如图乙所示则下列判断正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变【解析】由图乙知，Fx是一个过原点的直线，k N/m200 N/m，可知选项A错误，B、C、D正确【答案】BCD2某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂并让其自然下垂，
2、测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示若实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.【解析】当外力F0时，弹簧的长度即原长L010 cm，图线的斜率就是弹簧的劲度系数，即k102 N/m50 N/m.【答案】10503某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度h25.0 cm，且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以同弹簧的下端接触)，如图甲所示如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的
3、下端弹簧的长度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变化的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长l0.【解析】根据胡克定律得Fk(hll0)klk(hl0)，从图中知道当l0时，F10 N；当l10 cm时，F20 N；将其代入方程联立解得k100 N/m，l015.0 cm.【答案】10015.0 cm4用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂2个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙
4、中cd虚线所示已知每个钩码的质量为50 g，重力加速度g9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为_N/m.挂3个钩码时弹簧的形变量为_cm.【解析】对钩码进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律，得：2mgk(ll0)3mgk(ll0)则k N/m70 N/m挂3个钩码时，可列方程(mmm)gkx解得：x m2.10 cm.【答案】702.105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Fkx，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kY，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_ANBmCN/
5、mDPa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，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L20.00 cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000 mm，那么测量工具a应该是_，测量工具b应该是_(3)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/N510152025伸长量x/cm1.63.24.76.48.0请在图乙所示的坐标纸上作出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Y值等于_【解析】(1)在弹性限度内，弹力F与伸长量x成正比，Fkx，又根据题意可知，k则FkxYx得出杨氏模量Y各物理量
6、取国际单位得杨氏模量的单位是N/m2Pa，选项D正确(2)根据精确度判断可知a为毫米刻度尺，b为螺旋测微器(3)根据表格数据，描点、连线，可得Fx图象如图丙所示根据斜率的物量意义表示劲度系数k，可知k3.1102 N/m.(4)根据Y求得Y5106 Pa.【答案】(1)D(2)毫米刻度尺螺旋测微器(3)如图丙所示3.1102(4)5106 Pa617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，一学习小组同学研究“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
7、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：长度拉力伸长直径250 N500 N750 N1000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mmD.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)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是_、_.(2)请根据上述过程分析他们的假设是否完全正确？若有错误或不足，请给予修正【解析】确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”；实验过程和测量数据属“搜集证据”研究伸长量x与拉力F、长度L、直径D的关系时，采用控制变量法，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为控制变量法这是物理实验中的一个重要研究方法【答案】(1)BC(2)他们的假设不完全正确在弹性限度内，金属丝(杆)的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝(杆)的长度成正比
