题目内容
【题目】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中。
(1)某同学先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长为L0,再把弹簧竖直悬挂起来,然后用钩码挂在弹簧下端,测出弹簧的长度为L,把L–L0作为弹簧的伸长量x1,改变钩码个数重复操作.由于弹簧自身重力的影响,最后作出的F–x图象,可能是下图中的___________。
A.
B.
C.
D.
(2)另一同学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 |
(3)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出。作出m–l的关系图线_________。弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留3位有效数字)。
【答案】C B 0.248~0.262
【解析】
(1)如果是轻弹簧,自身重力可以忽略,则可能是A图。如果弹簧自身重力不能忽略,在不施加外力,把弹簧竖直悬挂起来时,弹簧有一定的伸长量x0,根据公式F=k(x-x0)可知图像是一条倾斜的直线,则可能为C图,故A、C正确。
(2)由图可知测得的弹力与弹簧的长度不成正比,故A错误;a的原长比b的原长小,故B正确;图像的斜率表示劲度系数,a图像倾斜的程度比b大,所以a的劲度系数比b的大,故C正确,D错误。
故答案为:B、C
(3)用描点作出m-l的关系图线,如下图,在图线上选取相距较远的两点,读出坐标为(19.0cm,2.75g),(9.5cm,0.25g),图线的斜率k斜=0.0263kg/m,由胡克定律F=kx得:则劲度系数k===gk斜=9.8×0.0263N/m=0.258N/m
故答案为:(1).AC (2).BC (3).0.248------0.262
【题目】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0.100kg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9.80m/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11.88cm.
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 | ① | 56.0 | 43.6 | 33.8 | 28.8 |
1/k(m/N) | 0.0061 | ② | 0.0179 | 0.0229 | 0.0296 | 0.0347 |
(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图象______;
(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.