2014金版教程物理大一轮复习(必修部分)实验2

第二章实验二1.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等解析：本实验中以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以A、B正确．答案：AB2．某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，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图中的()解析：考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，所以C正确．答案：C3．某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系．实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图象如图所示．从图象中可以得出__________．(填选项前的字母)A.增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度解析：根据图象可以看出，当所挂钩码个数相等时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时橡皮筋的伸长量要小，这说明增挂钩码时所挂钩码个数较多，导致橡皮筋超出弹性限度，减挂钩码时未恢复原长所致．答案：D4．[2013·哈三中高三月考]用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长，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0.8cm2，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下图：长度/m拉力F/N伸长x/cm截面积S/cm2250500750100010.050.040.080.120.1620.050.080.160.240.3230.050.120.240.360.4810.100.020.040.060.0810.200.010.020.030.04(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．解析：假定F与L不变，依题表数据可得出x∝1S用同样的方法可得出x∝F，x∝L，即x＝kFLS.答案：(1)x＝kFLS(其中k为比例系数)(2)控制变量法5．橡皮筋也象弹簧一样，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＝YSL，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，杨氏模量Y的单位应该是()A．NB．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)这种橡皮筋的杨氏模量Y＝______________.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＝YSL·x，得出杨氏模量Y＝FLxS，各物理量取国际单位可得杨氏模量的单位是N/m2，即Pa.(2)根据精确度判断，毫来刻度尺精确度为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．根据图线斜率表示劲度系数k，得k＝Fx≈3.1×102N/m.(4)根据Y＝kL/S求得Y≈5×106Pa.答案：(1)D(2)毫米刻度尺螺旋测微器(3)3.1×102(4)5×106Pa6．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中．(1)李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图1所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为__________________．若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧____________(填“甲”或“乙”)．(2)以下是王明同学准备完成的实验步骤，请你帮他按操作的先后顺序，用字母排列出来是：____________.A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，在钩码静止时，记下弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式F．解释函数表达式中常数的物理意义(3)下表是王明同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：弹力(F/N)0.51.01.52.02.5弹簧的原长(L0/cm)1515151515弹簧的总长(L/cm)16.217.318.519.620.8弹簧的伸长量(x/cm)请你算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在上表的空格内；在图2的坐标上作出F－x图线；并写出曲线的函数表达式(x用cm作单位：__________，其中常数的物理意义表示：__________.解析：(1)图象上端为曲线表明弹力已经超过了弹簧的弹性限度；若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧甲，因为弹簧甲的劲度系数较小，较小的力能使甲产生较明显的形变，便于测量．(2)CBDAEF(3)弹簧的伸长量如下表所示.弹力(F/N)0.51.01.52.02.5弹簧的原长(L0/cm)1515151515弹簧的总长(L/cm)16.217.318.519.620.8弹簧的伸长量(x/cm)1.22.33.54.65.8F－x图象如图所示；曲线的函数式(x用cm作单位)：F＝0.43x；函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数，表示弹簧每伸长或压缩0.01m(1cm)所需的拉力大小为0.43N.答案：见解析7．[北京理综]某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；……挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7.(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是__________和__________．测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据下图将这两个测量值填入记录表中．(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1＝L4－L0＝6.90cm，d2＝L5－L1＝6.90cm，d3＝L6－L2＝7.00cm.请你给出第四个差值：d4＝__________＝__________cm.(4)根据以上差值，可以求出每增加50g砝码，弹簧平均伸长量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为：ΔL＝__________.代入数据解得ΔL＝__________cm.(5)计算弹簧的劲度系数k＝________N/m.(g取9.8m/s2)解析：(1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L5、L6.(2)用分度值是毫米的刻度尺测量时，正确读数并记录到毫米的下一位，即L3＝6.85cm，L7＝14.05cm.(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d4＝L7－L3＝14.05cm－6.85cm＝7.20cm.(4)每增加50g砝码的弹簧平均伸长量ΔL，ΔL＝d1＋d2＋d3＋d44×4＝6.90＋6.90＋7.00＋7.2016cm＝1.75cm.(5)根据ΔF＝k·ΔL又ΔF＝mg所以k＝ΔFΔL＝mgΔL＝0.05×9.80.0175N/m＝28N/m.思维点拨：通过对(3)问中差值的分析发现所求差值是每增加4个砝码的弹簧伸长量，从而确定每增加一个50g砝码的弹簧平均伸长量，同时为了减小误差要注意用逐差法和求ΔL的平均值．答案：(1)L5L6(2)6.85(6.84～6.86)14.05(14.04～14.06)(3)L7－L37.20(7.18～7.22)(4)d1＋d2＋d3＋d44×41.75(5)28