2013高考物理复习 金版教程 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系练习

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1、限时规范特训(时间：45分钟　分值：100分)1.某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，得到弹力与弹簧长度关系的图象如图所示，则：(1)弹簧的原长为________cm.(2)弹簧的劲度系数为________N/cm.(3)若弹簧的长度为2l2－l1时仍在弹簧的弹性范围内，此时弹簧的弹力为________．解析：本题考查图象以及弹簧弹力与形变量的关系．(1)F＝0时对应的弹簧长度即为弹簧的原长．(2)在F—l图象中，图线的斜率即为弹簧的劲度系数．(3)由数据可知，弹簧的形变量为2l2－l1－l1＝2(l2－l1)，故此时弹簧的弹力为2F0.答案：(1)l1　(2)　(3)2F02.

2、某小组在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时测出数据如下表所示．弹簧长度l(cm)2.503.013.494.024.505.12砝码重力(N)00.51.01.52.02.5甲、乙、丙同学分别作出如图所示的三个图象．(1)试求三位同学所作图象的函数关系式，并比较三个函数关系式的适用条件及区别；(2)三个函数关系式中的比例系数各有什么物理意义，其单位是什么？解析：(1)甲同学所作图象的函数关系式为F＝100x，在x为[0,0.02m]内适用；乙同学所作图象的函数关系式为F＝100(l－0.025)，在l为[0.025m,0.040m]内适用；丙同学所作图象的函数关系式为x＝F，在F为[0,2.

3、0N]内适用．三位同学所列函数关系式的区别在于选择的自变量和因变量不同，甲和丙同学得到的函数为正比例函数，应用比较简便；乙同学得到的函数为一次函数，使用不简便．甲同学的函数关系式为胡克定律．(2)甲、乙同学的函数关系式中比例系数表示：弹簧伸长1m所需拉力的大小，单位是N/m；丙同学函数关系式的比例系数表示：1N的力作用在弹簧上，弹簧能伸长的长度，单位是m/N.3.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度范围内，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是一个由材料本身性质决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量．(1)在国际单位制中

4、，杨氏模量Y的单位应该是(　　)A．N　　　　　　　B.mC．N/mD．Pa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图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，再利用测量工具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)下面的表格是用图所示装置得到的橡皮筋受到的拉力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请作出F－x图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k＝__________N/m.(4)这种橡

5、皮筋的杨氏模量Y等于__________．解析：(1)在弹性限度范围内，弹力F与伸长量x成正比有F＝kx，又由题意知k＝YS/L，则F＝kx＝Y·x，得出杨氏模量Y＝，各物理量取国际单位可得杨氏模量的单位是N/m2，即Pa.答案：D.(2)根据精确度判断，毫米刻度尺精确度为1mm，螺旋测微器精确度为0.01mm，即a是毫米刻度尺，b是螺旋测微器．(3)作图如图所示．根据图线斜率的物理意义表示劲度系数k，得k＝≈3.1×102N/m.(4)根据Y＝kL/S求得Y≈5×106Pa.4.某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端

6、挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g＝9.8m/s2)砝码质量m/×102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在下图坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线．(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在__________范围内，弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．这种规格弹簧劲度系数为__________N/m.思路点拨：(1)在坐标纸上描点，然后根据各点的分布与走向，用平滑的曲线(或

7、直线)连接各点．(2)满足胡克定律的应是图线中的直线部分．解析：(1)如图所示(2)根据图线可以看出，当m≤5.00×102g＝0.5kg时，标尺刻度x与砝码质量m成一次函数关系，所以当F＝mg≤4.9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．k＝25N/m.5.通过“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系