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1、考點規(guī)范練8 探究彈簧形變與彈力的關(guān)系
1.(2018·天津二模)利用如圖甲所示的裝置探究彈簧的彈力與形變量的關(guān)系。
(1)對于該實驗,下列操作規(guī)范的是 。?
A.固定刻度尺時,保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對齊且豎直并靠近彈簧
B.實驗中任意增加鉤碼的個數(shù)
C.實驗中僅把彈簧豎直懸掛待穩(wěn)定時測量彈簧的原長
D.實驗數(shù)據(jù)處理時,把所有的描點用折線連起來
(2)實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應(yīng)的彈簧總長度l,測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標圖中,作出的F-l圖線如圖乙所示。由此圖線可得出該彈簧的原長l0= cm,勁度系數(shù)k
2、= N/m。?
2.(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度l關(guān)系實驗時,得到如圖甲所示的F-l圖像,由圖像可知:彈簧原長l0= cm,求得彈簧的勁度系數(shù)k= N/m。?
甲 乙
(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G=1 N),使(1)中研究的彈簧壓縮,穩(wěn)定后指針指示如圖乙,則指針所指刻度尺示數(shù)為 cm。由此可推測圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為 。?
3.橡皮筋也像彈簧一樣,在彈性限度內(nèi),彈力F與伸長量x成正比,即F=kx,k的值與橡皮筋未受到拉力時的長度l、橫截面積S有關(guān),理論與實踐都表明k=YSl,其中Y是一個由材料決定的
3、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.N B.m
C.N/m D.Pa
(2)有一段橫截面是圓形的橡皮筋,應(yīng)用如圖所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值。首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度l=20.00 cm,利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D=4.000 mm,那么測量工具a應(yīng)該是 ,測量工具b應(yīng)該是 。?
(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的實驗記錄。
拉力F/N
5
10
15
20
25
伸長量x/cm
1.6
3.2
4.
4、7
6.4
8.0
請作出F-x圖像,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 。?
考點規(guī)范練8 探究彈簧形變與彈力的關(guān)系
1.解析(1)固定刻度尺時,保持刻度尺的零刻度線與彈簧上端對齊且豎直并靠近彈簧,故A正確;實驗過程應(yīng)使彈簧始終在彈性限度內(nèi),實驗中不能任意增加鉤碼的個數(shù),以防止超過彈簧的勁度系數(shù),故B錯誤;為防止彈簧自重對實驗的影響,實驗中僅把彈簧豎直懸掛待穩(wěn)定時測量彈簧的原長,故C正確;實驗數(shù)據(jù)處理時,應(yīng)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應(yīng)點,然后作出圖像,圖像應(yīng)是直線而不是折線,故D錯誤。
(2)由圖示圖像可知,
5、F=0N時l=0.05m=5cm,則彈簧的原長為5cm,彈簧的勁度系數(shù):k=FΔl=20N/m。
答案(1)AC (2)5 20
2.解析(1)由胡克定律F=k(l-l0),結(jié)合題圖甲中數(shù)據(jù)得l0=3.0cm,k=200N/m。
(2)由題圖乙知指針所示刻度為1.50cm,由F=k(l0-l),可求得此時彈力為F=3N,故所掛鉤碼的個數(shù)為3。
答案(1)3.0 200 (2)1.50 3
3.解析(1)在彈性限度內(nèi),彈力F與伸長量x成正比,F=kx,由題意可知k=YSl,則F=kx=YSl·x,解得楊氏模量Y=FlxS,各物理量取國際單位得楊氏模量的單位是N/m2=Pa,選項D正確。
(2)根據(jù)精度判斷可知a為毫米刻度尺,b為螺旋測微器。
(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù),描點、連線,可得F-x圖像如圖所示。根據(jù)斜率的物理意義表示勁度系數(shù)k,可知k=Fx≈312.5N/m。
(4)根據(jù)Y=klS求得,Y≈4.98×106Pa。
答案(1)D (2)毫米刻度尺 螺旋測微器 (3)見解析圖 312.5 (4)4.98×106 Pa
3
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