内容正文:
弹力
一、选择题
1.弹簧测力计是实验室重要的测量力的工具,其工作原理是“在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长”;下列关于弹簧测力计使用的说法中,不正确的是( )
A.测量力时不能超过弹簧测力计的测量范围
B.测量前应用手来回轻轻拉动几下挂钩
C.使用前应将弹簧测力计的指针调到零刻度
D.实际测量力时,弹簧必须沿竖直方向放置
2.在实验时,小明将弹簧测力计的挂钩提在手中,静止时如图1所示。接着,他把该弹簧测力计像图2中那样,上下各挂一个重力为0.5N的重物,并挂到甲弹簧测力计下,则甲、乙两弹簧测力计的示数分别是( )
A.2.0N和1.0N B.3.0N和2.0N C.2.0N和1.5N D.4.0N和3.0N
3.如图,弹簧测力计和细线的重力及摩擦均不计,物重G=5N,则弹簧测力计A和B的示数分别是
A.5N,0N B.0N,5N C.5N,5N D.5N,10N
4.原长相同,劲度系数分别是 k1、k2、k3的三个轻弹簧(已知 ,小明分别用如图中A、B、C三种方式组成弹簧组,而且每个钩子与悬点的距离相等,当在每个钩子上挂上相同质量的物体后 ( )
A.弹簧组A的伸长量最大 B.弹簧组 B的伸长量最大
C.弹簧组C的伸长量最大 D.三个弹簧组的伸长量一样大
5.小明为探究力之间的关系做了如图所示的实验。将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至没入水中(不接触容器,无水溢出)。在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
B.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
C.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
6.如图所示,A、B为两个弹簧测力计,所挂重物的重均为10N,如果滑轮的摩擦不计,当重物处于静止状态时,A、B两弹簧测力计的示数分别为( )
A.10N,20N B.0,10N C.10N,0 D.10N,10N
7.如图所示,小明各用5N的水平拉力沿相反的方向拉弹簧测力计的两端,则弹簧测力计的示数为(弹簧测力计的自重不计)( )
A.10N B.5N C.0N D.10N或0N
二、填空题
8.有一个长度为L 的弹簧,它能承受的最大拉力为F,在最大拉力F的作用下,弹簧伸长了ΔL.现小明用剪刀将弹簧剪成长度为和 L的两段,则长度为 L的弹簧能承受的最大拉力为 F,在这个最大拉力作用下,弹簧伸长了 △L.
9.某实心金属工件的质量与体积的关系如图甲所示,该工件的密度是 kg/m3。测力计示数如图乙所示,该工件的重力是 N,将该工件沉没入装有一定量水的量筒中如图丙所示,液面将升至量筒的 mL刻度处。小明用“3D”打印机打印了一个和该工件大小相等的模型,密度仅为该工件的,则该模型的质量是 g。
10.若小明准备自己动手制成弹簧测力计,小明选了A、B两种规格不同的弹簧进行测试,绘出如图所示的图像,若他要制作量程较大的弹簧测力计,应选用弹簧 ,若要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用弹簧 。
三、实验探究题
11.小明要完成“探究弹簧的伸长量与弹簧受到拉力的关系”,实验装置如图1,实验测量得到的是弹簧的长度与弹簧受到拉力的关系图像,如图2(图线记为a)。
(1)分析图中数据可知,当时,弹簧长度为 cm,图甲中 N;
(2)小明总结出实验结论:,则单位为 ,的值为 ;
(3)根据实验结论进一步推理:在弹性限度内,当时, cm。
12.小明在研究轻质弹簧的长度随拉力变化的关系时,进行了如图所示的实验.已知每个钩码重为0.5N,刻度线的最小分度值是 1mm.
(1)请将观察到的数据填入下面的实验记录表中 .
实验次数
1
2
3
4
5
钩码对弹簧的拉力F/N
弹簧的长度L/cm
(2)根据实验数据,在如图所示坐标格内作出弹簧长度 L 随拉力F 变化的图象 .
(3)此实验中弹簧长度L 与拉力F 的关系是 .
13.小明利用橡皮筋、硬纸板、带指针的挂钩、弹簧测力计等器材,制作一个简易测力计。并制定了两种标注刻度的方案。
标注刻度方案一:让橡皮筋在竖直方向自由下垂,当指针稳定时,在指针所指位置标注“0”刻度.再用弹簧测力计拉动挂钩,拉力分别显示为1N、2N、3N、4N时,在指针所指位置分别标注对应的刻度.实验相关数据记录如下表.
拉力F/N
0
1
2
3
4
橡皮筋伸长△L/ cm
0
1.2
3.4
6.1
9.9
(1)请你根据表中的数据,在图中绘制出△L-F图象 .
(2)标注刻度的方案二:标注“0”刻度的方法与方案一相同,然后再用弹簧测力计拉动挂钩,使拉力示数为4N,在指针所指位置标注4N的刻度,在“0”刻度线与4N刻度线之间分成4 等分,标出各刻度线和对应的刻度.如果让你利用橡皮筋制作简易测力计,标注刻度时,你会选择方案一还是方案二,并说明理由: 。
14.在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋的长度越长.根据这一现象,小华和小丽提出如下猜想(如图所示).究竟谁的猜想正确呢?他们决定一起通过实验来验证自己的猜想.
(1)要完成实验,除了需要一根橡皮筋、若干个相同的钩码、铁架台和细线外,还需要的器材是 .
(2)小华和小丽的实验记录数据如下表:
1
拉力(钩码总重)F/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2
橡皮筋的总长度 L/cm
4.5
5.1
5.7
6.3
6.9
7.5
3
橡皮筋伸长的长度△L/cm
0
0.6
1.2
2.4
3.0
①没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm.
②请将表格中第3行的数据补充完整.
③要判断小丽的猜想是否正确,应对表格中的哪两行数据进行分析比较?
答:应对 (选填序号)两行数据进行比较.
④分析表格中的数据,你认为实验能初步验证谁的猜想是正确的?答: .你是如何分析数据并作出此判断的?请简要写出你的判断依据: 。
15.小明利用弹簧测力计(最大测量值5N),量筒,水、食盐,烧杯、滴管、勺子等器材配置盐水,步骤如下:
(1)此实验中测力计应在 (选填“竖直”或“水平”)方向上校零;
(2)测出空烧杯的重为1N,然后在烧杯中放入适量的水并作好标记,测力计示数如图所示,则水的重量为 N;然后在水中加入20g盐,待盐全部溶解后小明所配置的盐水密度为 g/cm3;(g=10N/kg,假设加盐后烧杯中液体的体积不变)
(3)小明发现可以用实验中的测力计和烧杯制作“密度秤”,测量液体密度时,将待测液体每次都加至烧杯“标记”处,用测力计测量出烧杯和液体的总重,然后通过运算得到液体密度,则该密度秤能测量的最大液体密度为 g/cm3。理论上,该“密度计”可以鉴别密度差异不小于 g/cm3的液体。
16.小明对A、B两根材质相同、长度相同但粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(如图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示:
(1)由图乙可知,在一定范围内,橡皮筋的伸长量与受到的拉力成 ;
(2)当在两根橡皮筋上都悬挂重力为5N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm,橡皮筋B的伸长量为 cm;
(3)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,则用橡皮筋 (选填“A”或“B”)制成的测力计量程大。由此可知,材质和长度相同的橡皮筋,越 (选填“粗”或“细”)的橡皮筋,制成的测力计量程越大。
17. 【探究名称】探究弹簧伸长量与受到的拉力的关系
【问题】小明观察发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,那是不是说明弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比呢?为此,他设计了如图甲所示的装置进行探究。
【证据】
(1)要完成实验,除了图甲所示的铁架台、弹簧、质量相同的钩码若干个外,还需要的测量工具是 ;
(2)实验中,弹簧所受拉力的大小是通过改变 来实现的;
(3)进行实验后小明记录下相关数据,下表是他记录的数据中的一部分,其中数据明显错误的是第 次实验;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
…
拉力F/N
0
1
2
3
4
5
6
…
伸长量ΔL/cm
0
0.40
0.80
1.70
1.60
2.00
2.40
…
【解释】根据表中的数据可知,小明认为的弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比的想法是 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)【交流】小华通过视频号“胜哥课程”观看了实验视频后准备自己动手制作弹簧测力计,他们选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试,绘制出弹簧伸长量与所受拉力的关系如图乙所示。
若他们要制作精确度较高的弹簧测力计,应选用弹簧 (选填“A”或“B”),此弹簧拉力每增加1N,弹簧的伸长增加 cm。
(5)拉力增大到一定程度后,图像中的线不再是直线,说明我们在使用弹簧测力计时,所测拉力不能 。
18.现有弹簧、钩码、指针等器材;
(1)该实验还需要的器材是: 。
(2)小明要自制一个弹簧测力计,他首先测出弹簧的长度=2.10cm然后在弹簧的下端挂上不同的钩码,测出弹簧的长度l,算出比原长的伸长,测量的数据如表一:从表一中的数据可以看出拉力F和弹簧伸长的关系是: ;
表一
拉力F/N
1
2
3
4
5
6
7
长度l/cm
2.50
2.90
3.30
3.70
4.10
4.50
4.90
伸长△l/cm
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
表二
拉力F/N
8
9
10
11
12
长度l/cm
5.30
5.70
6.10
6.60
7.30
伸长△l/cm
3.20
3.60
4.00
4.50
5.20
(3)小明继续做实验,得到的数据如表二:从表二的数据可以看出,拉力达到一定时,拉力和弹簧伸长的关系就改变了。因此,弹簧测力计的范围只能达到 N。
(4)如图所示,是该实验所用的弹簧,如果小明用这根弹簧自制弹簧测力计,则测力计的指针应安装在 点。
19. 小华在小明的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力):让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻质弹簧上(如图甲),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙),小球速度为5.0m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中,得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点,已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短0.5cm,并且轻质弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
(1)小球从接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,速度的变化情况是____ (填字母);
A.一直变大 B.一直变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
(2)当小球的速度减小为5.0m/s时,弹簧产生的弹力F与小球的重力G的关系为:F G(大于/小于/等于);
(3)当弹簧的压缩量最大时,小球的速度为 ,小球处于 (平衡/非平衡)态;
(4)实验中所用小球的重力为 N,全过程中,弹簧产生弹力的最大值为 N。
四、计算题
20.一弹簧测力计的弹簧原长为5cm,当它挂上重为5N的钩码时,弹簧伸长到8cm,则该测力计上挂3N的钩码时,弹簧的长度为多少?
五、科普阅读题
21.阅读短文,回答问题.
神奇的“大力士”——形状记忆合金起重机
形状记忆合金起重机具有动力大、噪声小等优点,广泛应用于能源、交通和日常生活等领域.
形状记忆合金起重机的动力主要来自于形状记忆合金,如图甲所示,常温下发生形变的记忆合金,在受热超过某一温度时,完全恢复到原来的形状,此过程中产生很大的力,将重物提起.
依据不同记忆合金材料特性,可制成记忆压缩弹簧和记忆拉伸弹簧.如图乙所示为记忆压缩弹簧,在常温时较小的外力即可使其处于压缩状态,在高温时会自动恢复到原来的伸长状态.记忆拉伸弹簧则与其不同,在常温时较小的外力可使其处于伸长状态,在高温时会自动恢复到原来的压缩状态.记忆弹簧恢复原状时所产生的弹力远比普通弹簧大.
给记忆合金材料通上交替变化的脉冲电流,可使其温度升高.为控制加热快慢,通常采用改变一个周期内通有电流的时间占总时间的比值的方法来实现.
(1)由形状记忆合金材料制成的眼镜框被踩扁后,应 (升温/降温),使其恢复原状.
(2)对记忆拉伸弹簧来说,高温状态长度比低温状态 (长/短).
(3)右图是小华设计的形状记忆合金起重机的动力结构示意图,记忆弹簧通电后恢复原状,提起重物,为让记忆弹簧能回到初始位置,装置中需要搭配普通弹簧,下列四种组合中,提升力最大的是____.
A.普通弹簧、记忆拉伸弹簧、普通弹簧
B.普通弹簧、记忆压缩弹簧、普通弹簧
C.记忆压缩弹簧、普通弹簧、记忆压缩弹簧
D.记忆拉伸弹簧、普通弹簧、记忆拉伸弹簧
答案解析部分
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】A
6.【答案】D
7.【答案】B
8.【答案】1;
9.【答案】5103;1;46;10
10.【答案】B;A
11.【答案】(1)4;1
(2);
(3)12
12.【答案】(1)
实验次数
1
2
3
4
5
钩码对弹簧的拉力 F/N
0
0.5
1
1.5
2
弹簧的长度L/cm
2.5
3
3.5
4
4.5
(2)图略
(3)弹簧的长度随拉力增大而增大,弹簧的伸长与拉力成正比
13.【答案】(1)
(2)方案一,理由为拉力越大,橡皮筋伸长越长,但伸长量跟所受拉力不成正比
14.【答案】(1)刻度尺
(2)4.5;1.8;1、2;小华
15.【答案】竖直;1;1.2;4;0.2
16.【答案】正比;10;5;B;粗
17.【答案】(1)刻度尺
(2)钩码的个数
(3)4;正确
(4)A;2.5
(5)超过量程
18.【答案】(1)刻度尺(直尺)
(2)弹簧伸长跟受到的拉力成正比
(3)10
(4)b
19.【答案】(1)C
(2)大于
(3)0;非平衡
(4)4;12.2
20.【答案】解:由题F1=5N,s1=3cm,F2=3N,根据弹簧的伸长与拉力成正比得:F1:F2=s1:s2,代入解得s2=1.8cm;
所以弹簧此时的长度为5cm+1.8cm=6.8cm。
答:弹簧的长度为6.8cm
21.【答案】(1)升温
(2)短
(3)D
1
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