1.(8分)一个实验小组在做“探究弹簧弹力的大小和伸长量的关系”的实验中,使用了两根不同的轻质弹簧M和N,他们得到弹簧弹力与弹簧长度的关系图像如图所示,则由图可知( )
A.M的原长比N的长
B.M的劲度系数比N的小
C.M的劲度系数比N的大
D.弹力与弹簧长度成正比
【解析】选C。由胡克定律知,Fl图像与横轴交点的横坐标代表弹簧的原长,故N的原长比M的长,选项A错误;图像的斜率代表弹簧的劲度系数,故M的劲度系数比N的大,选项C正确,B错误;弹簧弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度是一次函数关系,选项D错误。
2.(12分)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x的Fx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__________________________。
【解析】(1)根据实验原理分析完成实验还需刻度尺,坐标纸。(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度);(3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个点,代入F=kx可得k=200 N/m,由于弹簧自重的原因,使得弹簧不加外力时就有形变量。
答案:(1)刻度尺,坐标纸 (2)弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度) (3)200 弹簧自重的原因,使得弹簧不加外力时就有形变量
3.(14分)某同学在做“探究弹簧形变量与弹力的关系”的实验时,将一轻弹簧竖直悬挂使其自然下垂,用刻度尺测出自然长度;然后在弹簧下端悬挂钩码对其施加向下的拉力F,测出相应的弹簧长度,再计算出弹簧的伸长量x;改变拉力F的大小(在弹性限度之内),测出多组数据,作出F与x的关系图线如图所示,由图线可求得弹簧的劲度系数为______ N/m。若测得弹簧的自然长度为0.1 m,所用钩码的质量均为50 g,当挂3个钩码时,弹簧的长度为______ m。(取g=
10 m/s2)
【解析】由胡克定律及题图知,题图的斜率表示弹簧的劲度系数;k= N/m=50 N/m。当挂3个钩码时,F=3mg=1.5 N,x== m=0.03 m,故弹簧的长度x总=x+x0=(0.03+0.1) m=0.13 m。
答案:50 0.13