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某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h=25.0 cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内),如图上甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度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l而测出对应的弹力F,作出F-l变化的图线如上图乙所示,则弹簧的劲度系数为______N/m,弹簧的原长l0=______m.

100   0.15

解析试题分析:据题意,弹簧被拉伸的量中有一部分还处于筒内,设这部分形变量为d,由胡克定律可知,当l1=0.1m,弹力F1=20N时有:F1=k(d+l1);同理当l2=0.2m,弹力大小为F2=30N时有:F2=k(d+l2),代入数据求得k=100N/m,d=0.1m,由于筒的深度为h=0.25m,所以弹簧的原长为l0=h-d=0.15m。
考点:本题考查胡克定律和对图像的分析能力。

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(1)下图甲螺旋测微器的读数为            mm;图乙中游标卡尺的读数是        cm

(2)用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m1=" 50g" 、m2="150g" ,则(结果均保留两位有效数字)

①在纸带上打下记数点5时的速度v =                 m/s;
②在打下点“0”到点“5”过程中,系统动能的增量△EK =                  J,
系统势能的减少量△EP =            J(计算时g取10 m/s2)。
由此得出的结论:___                   ____。
③若某同学作出v2/2—h图像如图,则当地的重力加速度g =                        m/s2

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

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        成正比。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

图甲所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。
(1)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d,如图乙所示,则d =_____cm;实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt = 2.0×10-2s,则小车经过光电门时的速度为_____m/s;
(2)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为_______;

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U—I关系图线。

如果将该小灯泡接入图乙所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3A,电源电动势为3V。则此时小灯泡的电功率为        W,电源的内阻为          Ω。

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在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中,将弹簧水平放置,测出其自然长度,然后竖直悬挂让其自然下垂,在其下端竖直向下施加外力F.实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的.用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F--x图线如图所示.

(1)由图求出弹簧的劲度系数,即k=_________N/m
(2)本题中弹簧的形变量x与外力F关系式F=_________ N
(3)图线不过原点的原因是:________________________。

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(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

①图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是____________________
②本实验采用的科学方法是(  )
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.建立物理模型法
(2)在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取A、 B、 C、 D、 E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T="0.02" s的交流电源.他经过测量并计算得到打点计时器在打B、 C、 D、 E、F各点时物体的瞬时速度如下表:

①计算的公式为=         
②根据(1)中得到的数据,以A点对应的时刻为t=0,作出v-t图象,并求物体的加速度
a=    m/s2 ;
(3)某同学设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力的关系。打点计时器固定在一端带有定滑轮的长木板上,细绳的两端分别与带有纸带小车和矿泉水瓶连接。

①该小组在实验操作中,在保持小车的质量不变的情况下,向矿泉水瓶中逐渐加水,研究小车加速度与小车受力的关系。这种实验研究方法叫做             
②利用多次测量的数据,画出了如图丙所示的a-F关系图线。

分析发现图线在水平轴上有明显的截距 (OA不为零),这是因为:_     ___                _____。

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

(6分)某待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:

A.电流表A1(量程150mA,内阻约为10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=20Ω)
C.定值电阻R0=100Ω
D.滑动变阻器R,最大阻值约为10Ω
E.电源E,电动势E约为4V(内阻不计)
F.电键S及导线若干
(1)根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的,请你在线框内画出测量Rx的一种实验原理图(图中元件使用题干中相应英文字母符号标注)。
(2)实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知的和测得的物理量表示Rx=__________。(用字母表示)

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如下图所示为“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的小盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50Hz交流电.小车的质量为m1,小盘(及砝码)的质量为m2

(1)下列说法正确的是_______。

A.为平衡小车与水平木板之间摩擦力,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在挂小盘(及砝码)的情况下使小车恰好做匀速运动
B.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
C.本实验中要满足m2应远小于m1的条件
D.在用图像探究加速度与质量关系时,应作图像
(2)实验中,得到一条打点的纸带,如右图所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则计算小车加速度的表达式为a=                    
(3)某同学在平衡好摩擦力后,保持小车质量不变的情况下,通过多次改变砝码重力,作出小车加速度a与砝码重力F的图象如右图所示,若牛顿第二定律成立,重力加速度g=10m/s2,则小车的质量为______kg,小盘的质量为______kg。(二个结果都保留两位有效数字)

(4)如果砝码的重力越来越大时,小车的加速度不能无限制地增加,会趋近于某一极限值,此极限值为_____ m/s2

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