《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 微專題18 實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系加練半小時(shí) 粵教版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 微專題18 實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系加練半小時(shí) 粵教版(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、微專題18 實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系
[方法點(diǎn)撥] (1)實(shí)驗(yàn)原理:二力平衡.(2)數(shù)據(jù)處理:圖像法.
1.(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖1甲所示的F-L圖像.由圖像可知:彈簧原長L0=______cm,由此求得彈簧的勁度系數(shù)k=______N/m.
圖1
(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個(gè)鉤碼重G=1N),使(1)中研究的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖乙,則指針?biāo)缚潭瘸呤緮?shù)為________cm.由此可推測(cè)圖乙中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為________個(gè).
2.某物理實(shí)驗(yàn)小組在探究彈簧的勁度系數(shù)k與其原長l0的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,按示意圖2所示安裝
2、好實(shí)驗(yàn)裝置,讓刻度尺零刻度與輕質(zhì)彈簧上端平齊,在彈簧上安裝可移動(dòng)的輕質(zhì)指針P,實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟是:
圖2
①將指針P移到刻度尺l01=5cm處,在彈簧掛鉤上掛上200g的鉤碼,靜止時(shí)讀出指針?biāo)缚潭炔⒂涗浵聛恚?
②取下鉤碼,將指針P移到刻度尺l02=10cm處,在彈簧掛鉤上掛上250g的鉤碼,靜止時(shí)讀出指針?biāo)缚潭炔⒂涗浵聛恚?
③取下鉤碼,將指針P移到刻度尺l03=15cm處,在彈簧掛鉤上掛上50g的鉤碼,靜止時(shí)讀出指針?biāo)缚潭炔⒂涗浵聛恚?
④重復(fù)③步驟,在每次重復(fù)③時(shí),都將指針P下移5cm,同時(shí)保持掛鉤上掛的鉤碼質(zhì)量不變.
將實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)記錄、列表如下:
次數(shù)
彈簧原長l
3、0/cm
彈簧長度l/cm
鉤碼質(zhì)量m/g
1
5.00
7.23
200
2
10.00
15.56
250
3
15.00
16.67
50
4
20.00
22.23
50
5
25.00
30.56
50
根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和列表數(shù)據(jù),回答下列問題:
(1)重力加速度g取10m/s2.在實(shí)驗(yàn)步驟③中,彈簧的原長為15 cm時(shí),其勁度系數(shù)k=________ N/m.
(2)同一根彈簧的原長越長,彈簧的勁度系數(shù)________(彈簧處在彈性限度內(nèi)).
A.不變B.越大C.越小
3.(2017·四川成都第一次診斷)將兩根自然長度相同、勁度系數(shù)
4、不同、粗細(xì)也不同的彈簧套在一起,看作一根新彈簧,設(shè)原粗彈簧(記為A)勁度系數(shù)為k1,原細(xì)彈簧(記為B)勁度系數(shù)為k2、套成的新彈簧(記為C)勁度系數(shù)為k3.關(guān)于k1、k2、k3的大小關(guān)系,同學(xué)們做出如下猜想:
圖3
甲同學(xué):和電阻并聯(lián)相似,可能是=+
乙同學(xué):和電阻串聯(lián)相似,可能是k3=k1+k2
丙同學(xué):可能是k3=
(1)為了驗(yàn)證猜想,同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(裝置見圖3).
(2)簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)完成相應(yīng)填空.
a.將彈簧A懸掛在鐵架上,用刻度尺測(cè)量彈簧A的自然長度L0;
b.在彈簧A的下端掛上鉤碼,記下鉤碼的個(gè)數(shù)n、每個(gè)鉤碼的質(zhì)量m和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮,并用刻
5、度尺測(cè)量彈簧的長度L1;
c.由F=________計(jì)算彈簧的彈力,由x=L1-L0計(jì)算彈簧的伸長量,由k=計(jì)算彈簧的勁度系數(shù);
d.改變____________________,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b、c,并求出彈簧A的勁度系數(shù)的平均值k1;
e.僅將彈簧分別換為B、C,重復(fù)上述操作步驟,求出彈簧B、C的勁度系數(shù)的平均值k2、k3.比較k1、k2、k3并得出結(jié)論.
(3)圖4是實(shí)驗(yàn)得到的圖線,由此可以判斷________同學(xué)的猜想正確.
圖4
4.(2017·江西師大附中3月月考)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F=kx,k的值與橡皮筋未受到拉力時(shí)的長度L
6、、橫截面積S有關(guān),理論與實(shí)踐都表明k=Y(jié),其中Y是一個(gè)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________________________________________________________________________.
A.NB.mC.N/mD.Pa
(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋,應(yīng)用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測(cè)量出它的楊氏模量Y的值.首先利用刻度尺測(cè)得橡皮筋的長度L=20.00cm,利用測(cè)量工具a測(cè)得橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑D=4.000mm,那么測(cè)量工具a應(yīng)該是________________________
7、________________________________________________.
(3)作出橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的圖像如圖乙所示,由圖像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________.(Y的數(shù)值保留一位有效數(shù)字)
圖5
答案精析
1.(1)3.0 200 (2)1.50 3
解析 (1)如題圖甲所示的F-L圖像,在橫軸的截距等于彈簧原長L0,斜率等于彈簧的勁度系數(shù)k.彈簧原長L0=3.0cm,彈簧的勁度系數(shù)k==200N/m.(2)根據(jù)毫米刻度尺讀數(shù)規(guī)則,要估讀到0.1mm,如題圖乙所示指針?biāo)缚潭?/p>
8、尺示數(shù)為1.50cm.彈簧被壓縮了Δx=3.0cm-1.50cm=1.50cm,根據(jù)胡克定律,F(xiàn)=kΔx,解得F=3N,由此可推測(cè)題圖乙中所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為3個(gè).
2.(1)30 (2)C
解析 (1)彈簧的原長為l03=15cm時(shí),掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為m3=50g,所受拉力F3=m3g=0.5N,彈簧長度l3=16.67cm,彈簧伸長Δx3=l3-l03=1.67cm.
根據(jù)胡克定律,F(xiàn)3=k3Δx3,解得k3=30N/m.
(2)彈簧的原長為l05=25cm時(shí),掛鉤上鉤碼的質(zhì)量為m5=50g,所受拉力F5=m5g=0.5N,彈簧長度l5=30.56cm,彈簧伸長Δx5=l5-l05=5
9、.56cm.根據(jù)胡克定律,F(xiàn)5=k5Δx5,解得k5=9N/m.由此可知,同一根彈簧的原長越長,彈簧的勁度系數(shù)越小,選項(xiàng)C正確.
3.(2)nmg 鉤碼的個(gè)數(shù) (3)乙
4.(1)D (2)螺旋測(cè)微器 (3)312.5 (4)5×106Pa
解析 (1)根據(jù)表達(dá)式k=Y(jié)得:Y=,已知k的單位是N/m,L的單位是m,S的單位是m2,所以Y的單位是N/m2,也就是Pa,D正確;(2)測(cè)量橡皮筋的長度L用毫米刻度尺,測(cè)量橡皮筋未受到拉力時(shí)的直徑用螺旋測(cè)微器;(3)根據(jù)F=kx可知,圖像的斜率大小等于勁度系數(shù)大小,由F-x圖像求出勁度系數(shù)為k=N/m=312.5 N/m;(4)根據(jù)k=Y(jié)可得Y==Pa=5×106Pa
4