探究弹力和弹簧伸长的关系 知识点题库

把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示．

如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象，如图乙所示．则下列判断不正确的是（   ）

在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，测得弹簧的弹力F与弹簧长度L的关系如图所示，则该弹簧的原长为cm，劲度系数为N/m．

佛山市九江大桥撞船事故发生后，佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修，其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工，置换了大桥上所有的斜拉悬索．某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截面积为400cm²的新悬索能承受的最大拉力．由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究．

由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关．因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律．

⑴同学们准备像做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验一样，先将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验．但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施是：．

⑵同学们通过游标卡尺测量样品的直径来测定其横截面积

⑶同学们经过充分的讨论，不断完善实验方案，最后测得实验数据如下．

样品	长度/m	拉力/N伸长量/cm截面积/cm2	200	400	600	800
A	1	0.50	0.02	0.04	0.06	0.08
B	2	0.50	0.08	0.16	0.21	0.32
C	1	1.00	0.01	0.02	0.03	0.04
D	3	0.50	0.18	0.36	0.51	0.72
E	1	0.25	0.01	0.08	0.12	0.32

①分析样品C的数据可知，其所受拉力F（单位：N）与伸长量x（单位：m）所遵循的函数关系式是．

②对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度的成正比、与悬索的横截面积的成正比．

某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置．所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=10m/s²）

砝码质量（g）	0	30	60	90	120	150
弹簧总长（cm）	6.00	7.15	8.34	9.48	10.64	11.79

①试根据这些实验数据在图中给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线．

②该函数关系图线跟横坐标轴交点的物理意义是．

③该弹簧的劲度k=N/m．

建筑、桥梁工程中所用的金属材料（如钢筋钢梁等）在外力作用下会伸长，其伸长量不仅与和拉力的大小有关，还和金属材料的横截面积有关．人们发现对同一种金属，其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量．用E表示，即： ；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材：不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物；螺旋测微器； 游标卡尺；米尺；天平；固定装置等．设计的实验如图所示．

该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上，将一重物挂在金属丝的中点，其中点发生了一个微小下移h．用螺旋测微器测得金属丝的直径为D；用游标卡尺测得微小下移量为h；用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m（不超量程）．

用以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为：E=．

两个实验小组做了如下两个实验，请回答下列问题：

如图（a）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实验．

①为完成实验，还需要的实验器材有：（游标卡尺或刻度尺）；

②图（b）是弹簧所受弹力F与伸长量x的关系图线，由此可求弹簧的劲度系数k=N/m．图线不过原点的原因是由于．

某同学在竖直悬挂的轻质弹簧下加挂钩码，探究弹力与弹簧伸长量的关系．下表是该同学的实验数据．实验时弹簧始终未超过弹性限度．

砝码质量m×10﹣3kg	0	30	60	90	120	150
弹簧总长度l×10﹣2m	6.0	7.2	8.4	9.6	10.8	12.0

 

某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：把一开口向右、内壁光滑、深度为h=0.25m的小圆筒水平固定在桌面上，同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端，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筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l₀和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F-l图线如图乙所示。

在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，某同学实验装置如图所示，所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度，并把相应的数据记录在下表：

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F＝kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关．理论与实验都表明k＝Y ，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．

①在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是

A． N     B． m   C． N/m     D．N/m²

②某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图象如图所示．由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k＝N/m．

③若该橡皮筋的原长是10.0cm，面积是1.0mm² ， 则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是（保留两位有效数字）．

某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，将一轻弹簧竖直悬挂并让其自然下垂，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的关系图线如图所示。（实验过程中弹簧始终处在弹性限度以内）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。

如图所示，将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐，使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针示数为L1＝3.40 cm，当弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针示数为L2＝5.10 cm．g取9.8 m/s² ． 由此可知（   ）

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．

甲乙两同学分别做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，设计了如下图（a）所示的实验装置。

某同学利用如图（a）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．

在“探究弹力和弹簧伸长量关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示。根据图象回答以下问题：

某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

在探究弹簧形变与弹力的关系时，实验小组把两根轻弹簧I、II按如图所示的方式连接起来，在弹性限度内，将质量为50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA、LB见下表，取g=9.80m/s^2。

钩码数	1	2	3	4
LA/cm	15.76	19.77	23.67	27.76
LB/cm	29.96	35.76	41.51	47.36