人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用2 弹力习题

课后阶度练习

A级　基础巩固题

1．在该实验中关于操作步骤“测量弹簧原长和竖直悬挂弹簧”的先后顺序，下列说法正确的是

(　　)

A．先测量原长，后竖直悬挂

B．先竖直悬挂，后测量原长

C．先后顺序对实验结果无影响

D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重

答案：BD

2．以下是做“探索弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，所需的部分器材：钩码、弹簧、铁架台、刻度尺、三角板，还需要的器材是__________．

答案：坐标纸和重锤

解析：坐标纸作图探索F－x关系；调整刻度尺竖直要用重锤．

3．做“探索弹力与弹簧伸长的关系”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L

C．将铁架台固定在桌子上(也可在横梁的另一端挂上一定的配重)，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2个，3个，4个……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，不行写成二次函数

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，为：__________

答案：CBDAEFG

4．下列关于本实验的说法中正确的是

(　　)

A．实验中k的具体数值必须计算出来

B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线

C．利用F－x直线可求出k值

D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律

答案：C

解析：本实验是探究弹力F和弹簧伸长量x之间的关系，若画出F－x图象，则斜率为k值，若用弹簧长度L代替x，则图线不过原点，会与横轴L有一截距L0，L0为弹簧原长，所以A、B错，C对．把描出的各点连线时，不一定把所有的点都连在线上．只要使不在线上的各点均匀分布在线的两侧即可，D错．

B级　能力提升题

5．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，根据数据作出F－Δx图象如图实线所示，可能的原因是

(　　)

A.悬挂的钩码多，拉力超过了弹簧的弹性限度

B．用直尺测量弹簧的长度时，读数小了

C．有的数据不是弹簧的伸长，而是弹簧的长度

D．所有数据都是用弹簧长度进行处理的

答案：A

解析：弯曲部分显示：当Δx达到某一值后，F与Δx不再成正比，以前数据成线性分布，说明不是读数问题，而是形变超出了其弹性限度．

6．(2008·山东泰安模拟)某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如下图所示．(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)

由图可知该弹簧的自然长度为__________cm；该弹簧的劲度系数为__________N/m.

答案：10　50

解析：当外力F大小为零时，弹簧的长度即为原长，得原长为10cm；图线的斜率是其劲度系数，k＝＝50N/m.

7．某小组在做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验时测出数据如下表所示.

同学甲、乙、丙分别作出如图甲、图乙、图丙所示三个图象．

甲

乙

丙

(1)试分析三位同学所作图象的函数关系，并比较三个函数关系适用条件及区别．

(2)三个函数关系中的比例系数各是什么物理意义，其单位是什么？

分析：数学工具是表达物理规律的简洁的语言，数学工具有代数方法和几何方法两种．所作函数图象如何转换为代数式就是完成这两种工具的转换．所作图象若是一条直线，则代数式应为一次函数．

解析：(1)甲同学的函数关系为

F＝100Δx，

在Δx为[0,0.02m]范围内适用．

乙同学的函数关系式为

F＝100(x－0.025)，

在x为[0.025m,0.045m]范围内适用．

丙同学的函数关系式为

Δx＝F，

在F为[0,2.0N]范围内适用．

三个同学所列函数式的区别在于选择的自变量和因变量不同，甲和丙的为正比例函数，应用比较简便；乙为一次函数，使用不简便．甲同学的函数式为胡克定律．

(2)甲、乙同学函数式的比例系数表示：弹簧伸长1m所需拉力的大小，单位是N/m.丙同学函数式的比例系数表示：1N的力作用在弹簧上，弹簧能伸长的长度，单位是m/N.

8．用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质．现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L的关系．

(1)测量上述物理量需要的主要器材是：__________、__________等．

(2)若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x与F、L间的关系式：x＝__________.(若用到比例系数，可用k表示．假设实验中合金丝直径的变化可忽略)

(3)在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是__________(只需写出一种)．

(4)若有一根由上述材料制成的粗细相同的合金丝的长度为20cm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为__________N.

答案：(1)测力计　刻度尺　(2)kFL　(3)控制变量法　(4)12.5

解析：(1)用测力计测量力的大小，用刻度尺测量长度．

(2)由题目所给数据分析可知：当力一定时，伸长量和长度成正比；当长度一定时，伸长量和力成正比，故有x＝kFL(取一组数据验证，式中的k不为零)．

(3)研究伸长量与拉力、长度的关系时，可以先控制某一个量不变，如长度不变，再研究伸长量和拉力的关系，这种方法称为控制变量法．这是物理实验中的一个重要研究方法．

(4)代入表中数据把式中的k求出，得k＝1250，再代入已知数据，L＝20cm，x＝＝0.2cm，可求得最大拉力F＝12.5N.

9．下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：

(1)请你在图中的坐标纸上作出F－x的图象．

(2)写出曲线所代表的函数．(x用m作单位)

(3)解释函数表达式中常数的物理意义．

答案：(1)如图　(2)F＝20x

(3)使弹簧每伸长(或压缩)1m所产生的弹力大小为20N

解析：根据已有数据选好坐标轴每格所代表的物理量的多少是作好图象的关键．作图象的方法：用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连接起来．若是直线，应使各点均匀分布于直线两侧，偏离直线太大的点，应舍去．

所以：(1)将x轴每小格取为1cm，y轴每一小格取为0.25N.将各点描到坐标纸上，并连成直线．

(2)由图象得：F＝20x.

(3)函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数，表示使弹簧每伸长(或压缩)1m所需的弹力大小为20N.

C级　高考模拟题

10．(2009·高考广东卷)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示．下列表述正确的是

(　　)

A．a的原长比b的长

B．a的劲度系数比b的大

C．a的劲度系数比b的小

D．测得的弹力与弹簧的长度成正比

答案：B

解析：由胡克定律F＝k(l－l0)知

a的劲度系数比b的大，选B.