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2015-2016学年高一物理(人教版必修1)课时作业第三章相互作用4《力的合成》


基础达标 1.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,以下说法正确的是( ) A.弹簧被拉伸时,可短时间超出它的弹性限度 B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C.用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等
【解析】 弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长,故 C 错误;做实验时
要用同一个弹簧来测量,故 D 错误,所以正确选项为 B.
【答案】 B 2.下列关于本实验的说法中正确的是( ) A.实验中 k 的具体数值必须计算出来 B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度 L 代替 x,F-L 图线也是过原点的一条直线 C.利用 F-x 直线可求出 k 值 D.实验时要把所有点连到线上,才能探索得到真实规律 【答案】 C 3.某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系.实验时,将原长约 200 mm 的橡皮筋 上端固定,在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为 20 g),每增挂一只钩码均记下对 应的橡皮筋伸长量;当挂上 10 只钩码后,再逐一把钩码取下,每取下一只钩码,也记下对应 的橡皮筋伸长量.根据测量数据,作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量 Δl 与拉力 F 关 系的图象分别如图所示.从图象中可以得出________.(填选项前的字母)

A.增挂钩码时 Δl 与 F 成正比,而减挂钩码时 Δl 与 F 不成正比 B.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大 C.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等 D.增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度
【解析】 由图象知,增挂钩码和减挂钩码时,Δl 与 F 均不成正比关系,A 错;当所挂

钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的关系不容易确定,在某一阶段,

小于减挂钩码时橡皮筋的伸长量,B、C 错;当不挂钩码时,橡皮筋不能恢复原长,说明所挂

钩码过多时,橡皮筋已超出弹性限度,D 对.

【答案】 D

4.一位同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中所测的几组数据如下表,请你根

据表中数据做好分析.

弹力(F/N)

0.5 1.0 1.5 2.0

弹簧原来长度(L0/cm) 弹簧后来长度(L/cm)

15

15

15

15

16.0 17.1 17.9 19.0

弹簧伸长量(x/cm)

(1)算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在上表的空格内; (2)在如右图所示的坐标中作出 F-x 图线; (3)写出图线的函数表达式(x 用 cm 作单位):________;

(4)函数表达式中常数的物理意义是____________________________________________.

【解析】 (1)弹簧的伸长量 x=L-L0,算出每次的伸长量填入下表.

弹簧伸长量(x/cm)

1.0 2.1 2.9 4.0

(2)F-x 图线如图所示
(3)F=0.5x
(4)表达式中常数的物理意义是弹簧每伸长 1 cm 所需的拉力为 0.5 N. 【答案】 见解析 5.为了测试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钩 码,实验测出了钩码质量 m 与弹簧长度 l 的相应数据,其对应点已在图上标出.(g 取 9.8 m/s2)

(1)作出 m-l 的关系图线; (2)弹簧的劲度系数为________N/m.
【解析】 (1)本题考查探究弹力与弹簧形变量的关系,意在考查学生利用图象处理数据

的能力.

Δm

2.75×10-3

(2)根据图象的斜率可以求得弹簧的劲度系数:Δmg=kΔl,则 k= Δl g=?19.0-8.6?×10-2

×9.8 N/m=0.259 N/m. 【答案】 (1)如图所示 (2)0.259(0.248~0.262)

能力提升 1.为了探究弹力 F 与弹簧伸长量 x 的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进 行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,

使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线是因为______________________.甲、乙两根弹簧 的劲度系数分别为:________N/m、________N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应 选弹簧________(填“甲”或“乙”).
【解析】 超出弹性限度,弹力与伸长量就不成正比了.根据胡克定律知劲度系数 k=Fx, 分别计算得:甲弹簧的劲度系数为 66.7 N/m,乙为 200 N/m.
要制作一个精确度较高的弹簧测力计,则应选劲度系数小的弹簧,即弹簧甲. 【答案】 超过了弹簧的弹性限度 66.7 200 甲 2.用如下图所示的装置测定弹簧的劲度系数,被测弹簧一端固定于 A 点,另一端用细线 绕过定滑轮挂钩码,旁边附有一竖直放置的刻度尺.当挂两个钩码时,线上一定点 P 对应的 刻度线如图中的 ab 虚线所示,当挂三个钩码时,线上一定点 P 对应的刻度线如图中的 cd 虚 线所示.已知每个钩码的质量为 50 g,重力加速度 g=9.8 m/s2.则被测弹簧的劲度系数为 ________N/m.

【解析】 弹簧的弹力大小等于悬挂的钩码的总重力,设挂两个钩码时 F1=2mg,伸长量

为 x1,有 F1=kx1,挂三个钩码时,F2=3mg.伸长量为 x2,有:F2=kx2,又 x2-x1=7.00 mm

=0.00700 m,可推得:

F2-F1 50×10-3×9.8

k=



x2-x1

0.00700

N/m=70 N/m.

【答案】 70

3.用纳米技术处理过的材料叫纳米材料,其性质与处理前相比会发生很多变化,如机械

性能会成倍地增加,对光的反射能力会变得非常低,熔点会大大降低,甚至有特殊的磁性质.现

有一种纳米合金丝,欲测定出其伸长量 x 与所受拉力 F、长度 L 的关系.

(1)测量上述物理量需要的主要器材是:________、________等.

(2)若实验中测量的数据如下表所示,根据这些数据请写出 x 与 F、L 间的关系式:x=

________.(若用到比例系数,可用 k 表示.假设实验中合金丝直径的变化可忽略)

长度 L/cm 伸长量 x/cm 拉力 F/N

5.00

0.20

50.0

5.00

0.40

100.0

10.00

0.40

50.0

(3)在研究并得到上述关系的过程中,主要运用的科学研究方法是________(只需写出一

种).

(4)若有一根由上述材料制成的粗细相同的合金丝的长度为 20 cm,使用中要求其伸长量不

能超过原长的百分之一,那么这根合金丝能承受的最大拉力为________N.

【解析】 (1)用测力计测量力的大小,用刻度尺测量长度.

(2)由题目所给数据分析可知:当力一定时,伸长量和长度成正比;当长度一定时,伸长

量和力成正比,故有 x=kFL(取一组数据验证,式中的 k 不为零).

(3)研究伸长量与拉力、长度的关系时,可以先控制某一个量不变,如长度不变,再研究 伸长量和拉力的关系,这种方法称为控制变量法.这是物理实验中的一个重要研究方法.
(4)代入表中数据把式中的 k 求出,得 k=12150,再代入已知数据,L=20 cm,x=1L00=0.2 cm,可求得最大拉力 F=12.5 N.
【答案】 (1)测力计 刻度尺 (2)kFL (3)控制变量法 (4)12.5 4.斜拉索桥比梁式桥具有更大的跨越能力,是现代大跨径桥梁的重要结构形式,桥的斜 拉悬索主要承受拉力.某校研究性学习小组的同学们很想知道斜拉索桥的悬索能承受的最大 拉力,但由于悬索很长,抗断拉力又很大,直接测量很困难,同学们则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.
(1)同学们准备象《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂, 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,你认为可行的措施应该是:
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)经过同学们充分的讨论,不断完善实验方案后进行实验.最后实验取得数据如下: 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)之间遵循的函数关系 式是 F=________;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________成正比、与悬索的横截面积的________成正比.
【答案】 (1)将样品水平放置在光滑水平面上,用滑轮将竖直向下的力变为水平的拉力. (2)2×106x(N) 平方的倒数 大小



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