题目内容
【题目】（19分）（1）在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置，测出其自然长度，然后竖直悬挂让弹簧自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F。实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的。用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F－x图线如图所示。
①由图求出弹簧的劲度系数k＝________；
②图线不过原点的原因是：_______________________；
③橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内弹力F与伸长量x成正比，即F＝kx，式中k值与橡皮筋的原长l0、横截面积S有关。理论与实验都表明
，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称为杨氏模量。在国际单位中，杨氏模量Y的单位是________。
A．N B．m C．N／m D．N／m2
（2）2014年10月7日三位日本科学家因发明“高亮度蓝色发光二极管”获得本年度诺贝尔物理学奖，发光二极管简称为LED。因其工作电压低、能耗低、寿命长而得到普遍推广，现已经走进了我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。
实验室提供的器材有：
A．电流表A1(量程为0～10 mA，内阻RA1约为3Ω)
B．电流表A2(量程为0～3 mA，内阻RA2＝15Ω)
C．定值电阻R1＝697Ω
D．定值电阻R2＝1985Ω
E．滑动变阻器R(0～20Ω)一只
F．电压表V(量程为0～12 V，内阻RV约1kΩ)
G．蓄电池E(电动势为12 V，内阻很小)
F．开关S一只
①小组采用如图所示电路图测量，请选择合适的器材将图补充完整，电表1为_____，电表2为_____，定值电阻为____。（填写器材前的字母编号）
②若电表1的示数为x，电表2的示数为y，请写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝_____________(填字母)，当表达式中的_____(填字母)达到_____(填读数)，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻。
【答案】 100N/m 弹簧自身有重力 D A B D 
y 1.5
【解析】(1) 根据胡克定律
可得，通过求该图象斜率即可，k=100N/m;；
(2) 图像不过原点是因为弹簧本身有自重，与横坐标交点为原长；
(3)由公式F=kx可知，k的单位为N/m，
由公式
可得：
，所以Y的单位为N/m2，故D正确；
(4) 要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；改装电压表的内阻：
，A2的内阻约为15
，故定值电阻应选D；
LED灯正常工作时的电流约为
，所以电表1应用A；
(5)根据欧姆定律可知：
，改装后的电压表内阻为RV=1985+15Ω=2000Ω，则当I2=1.5mA时，LED灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻。
