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(2014·新课标全国Ⅱ卷)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系...

(2014·新课标全国卷)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系;实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度;设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg砝码时,各指针的位置记为x;测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2已知实验所用弹簧的总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm

 

P1

P2

P3

P4

P5

P6

x0(cm)

2.04

4.06

6.06

8.05

10.03

12.01

x(cm)

2.64

5.26

7.81

10.30

12.93

15.41

n

10

20

30

40

50

60

k(N/m)

163

56.0

43.6

33.8

28.8

1/k(m/N)

0.006 1

0.017 9

0.022 9

0.029 6

0.034 7

(1)将表中数据补充完整:

(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标纸上画出1/k–n

(3)图(b)中画出的直线可以近似认为通过原点;若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=    N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的表达式为k=    N/m

 

(1)①81.7 ②0.012 2 (2)见解析 (3)③(在之间均可) ④(在之间均可) 【解析】(1)①中; ②。 (2)图线如图: (3)③由图线可知直线的斜率为,故直线方程满足,即(N/m)(在之间均可)。 ④由于60匝弹簧的总长度为11.88 cm;则n匝弹簧的原长满足,代入 可得:。(在之间均可)  
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(2017·山东齐河县高一期末)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在______方向(填“水平”或“竖直”);

(2)弹簧自然悬挂,待弹簧停止振动时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表:

(3)下图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与_________的差值(填“L0或Lx或L1”)。

(4)由图可知弹簧和的劲度系数为_________N/m;(结果保留两位有效数字,重力加速度取10 m/s2)。

 

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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=,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。用如图所示的实验装置可以测量出它的劲度系数k的值。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/N

5

10

15

20

25

伸长量x/cm

1.6

3.2

4.7

6.4

8.0

(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是________。

A.N               B.m               C.N/m            D.Pa

(2)请根据表格中的数据做出F–x图象。由图象求得该橡皮筋的劲度系数为_______N/m(保留两位有效数字)。

 

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(2017·北京二中高一期中)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象,如图所示根据图象回答以下问题

(1)弹簧的原长为________cm。

(2)弹簧的劲度系数为________N/m。

(3)分析图象,总结出弹簧弹力F跟弹簧总长度L之间的关系式为___________。

 

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(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时得到如图a所示的F–L图象,由图象可知:弹簧原长L0=_______cm,弹簧的劲度系数k=________N/m。

(2)如图b的方式挂上钩码(已知每个钩码重G=1 N),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图b,则指针所指刻度尺示数为______cm;由此可推测图b中所挂钩码的个数为______个。

 

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(2017·太原高一期末在探究“弾力与弹簧伸长的关系”通过在悬挂弹簧下面加钩码,逐渐使弹簧伸长,得到以下数据:

(1)由数据在坐标系中作出Fx 图象

(2)由图线可知,弹力F 与弹簧伸长x 的关系是_____________________________。

(3)由图线可求得弹簧的劲度系数k= _____N/m。

 

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