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某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图...

某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图所示,则由图线可知:

1)弹簧的劲度系数为______________

2)为了用弹簧测定两木块AB间的动摩擦因数,两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。

①为了用某一弹簧测力计的示数表示AB之间的滑动摩擦力的大小,你认为方案______(填)更合理。

②甲方案中,若AB的重力分别为10.0 N20.0 N。当A被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0 Nb的示数为11.0 N,则AB间的动摩擦因数为_____________

 

; 甲; 0.3; 【解析】 (1)由弹簧的长度L和弹力F大小的关系图象,读出弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长;由图读出弹力为F=60N,弹簧的形变量,由胡克定律求出弹簧的劲度系数; (2)根据作用力与反作用力的关系,摩擦力的大小与弹簧的示数相等,求摩擦力也就是看弹簧的读数,然后根据求得动摩擦因数; (1)由图读出,弹簧的弹力时,弹簧的长度为,即弹簧的原长为,由图读出弹力为,弹簧的长度为,弹簧的伸长量为:; 由胡克定律得弹簧的劲度系数为; (2)①甲乙两种方案,在拉着物体A运动的过程中,拉A的弹簧测力计必须要求其做匀速直线运动,比较困难,读数不是很准,由于弹簧测力计a是不动的,指针稳定,便于读数,故甲方案更合理; ②由于弹簧测力计a示数为,所以A、B间的动摩擦因数。
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考点分析:
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某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0P1P2P3P4P5P6分别固定在弹簧上距悬点0102030405060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的砝码时,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,重力加速度取9.80 m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm

1)将表中数据补充完整:①________②________


 

P1
 

P2
 

P3
 

P4
 

P5
 

P6
 

x0cm
 

2.04
 

4.06
 

6.06
 

8.05
 

10.03
 

12.01
 

xcm
 

2.64
 

5.26
 

7.81
 

10.30
 

12.93
 

15.41
 

n
 

10
 

20
 

30
 

40
 

50
 

60
 

kN/m
 

163
 


 

56.0
 

43.6
 

33.8
 

28.8
 

m/N
 

0.0061
 


 

0.0179
 

0.0229
 

0.0296
 

0.0347
 

 

2)以n为横坐标,为纵坐标,在答题卷给出的坐标纸上画出1/kn图像.

3)题(2)图中画出的直线可近似认为通过原点.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)的关系的表达式为k_____N/m

 

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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Fkxk的值与橡皮筋未受到拉力时的长度l、横截面积S有关.理论和实践都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量.

(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是____

A.N     B.m     C.N/m     D.Pa

(2)有一段横截面为圆形的橡皮筋,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=20.00 cm,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ab应分别为________________.

(3)用如图a所示的装置就可以测量出这种橡皮筋的Y值,下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图b中做出Fx图象________.

(4)由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为________(保留一位有效数字)

 

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某同学做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验.

图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm,图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量△l_______cm;

本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是______;(填选项前的字母)

A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是_____________

 

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如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。

1)为完成实验,还需要的实验器材有______________

2)实验中需要测量的物理量有______________

3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量xFx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为____________ N/m。图线不过原点的原因是由于_______________

4)为完成该实验,设计的实验步骤如下:

A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(xF)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的刻度尺上的刻度l0

C.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把刻度尺;

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4钩码,并分别记下钩码静止时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,写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;

F.解释函数表达式中常数的物理意义;

G.整理仪器。

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:________

 

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在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧一端固定于某一深度为h=025m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内),如图甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变挂钩码的个数来改变l,作出F-l变化的图线如图乙所示.

1)由此图线可得出的结论是_______________

2)弹簧的劲度系数为________N/m,弹簧的原长l0=________m

3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于:__________________;

缺点在于:___________________

 

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