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初中物理人教版(2024)八年级下册(2024)第2节 弹力当堂达标检测题
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这是一份初中物理人教版(2024)八年级下册(2024)第2节 弹力当堂达标检测题,文件包含专题02弹力原卷版docx、专题02弹力解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共37页, 欢迎下载使用。
第七章 力
专题02.弹力
1.物理观念:知道物体有弹性与塑性等不同的性质。利用生活经验和实验,说明弹性和塑性的不同。知道弹簧及弹簧秤在生活生产实际应用。
2.科学思维:能区分弹簧的原长与伸长量的关系。能够对照力的三要素概念找准会画出弹力的大小、方向、作用点。
3.科学探究:
(1)通过实验了解弹力产生的原因,了解生活中常见的弹力。
(2)知道在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧伸长量越长,并能通过实验进行验证。
(3)经历使用弹簧测力计的过程,学会弹簧测力计的使用方法。
4.科学态度与责任:挖掘生活生产实际中使用弹簧的设备,能提出对弹簧及弹簧秤使用过程的合理化建议。
知识点1. 形变
1.弹性:物体在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来形状的性质。
2.塑性:物体发生形变后不能自动地 恢复到原来形状 的性质。
3.弹性限度:物体的弹性都有一定的限度,超过了这个限度,形变将无法恢复。
4.区别:物体的弹性和塑性是相对的,发生弹性形变的物体,如果用力过大,将不能恢复到原来的形状。比如弯曲的直尺,如果用力过大将会被折断。
知识点2. 弹力
1.定义:物体由于发生 弹性形变 而产生的力叫做弹力。
2.弹力大小:弹力的大小是随着 物体形变程度 的变化而变化的。对同一物体而言,发生的 弹性形变程度 越大,产生的弹力越大。
3.举例:拉力、压力、支持力、推力等。
4.说明:同其他一切作用力一样,物体之间的弹力的作用也是相互的。
知识点3. 弹簧测力计
1.弹簧测力计构造及原理
(1)用途:测量力的大小。
(2)构造:弹簧、指针、刻度盘。
(3)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
2. 弹簧测力计使用和读数
(1)观察量程、分度值。
(2)观察指针是否指在零刻度。
(3)轻轻来回拉动挂钩几次,防止弹簧卡壳。
(4)测力时,要使弹簧中心的轴线方向跟所测力的方向一致,使指针和外壳无摩擦,弹簧不要靠在刻度板上。
(5)待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
【知识拓展】涉及弹簧伸长量与拉力关系的实验探究过程
如图所示,将弹簧固定在铁架台上,旁边立放一刻度尺,记下弹簧下端的初始位置,然后逐个增挂钩码,使弹簧所受的拉力逐渐增大,通过刻度尺读出每次弹簧的伸长量△l,将数据记录在下表中。
【数据处理】
以钩码个数为横轴,以弹簧的伸长量△l为纵轴建立坐标系,将表中的数据在坐标轴上描点作图,得到钩码个数与△l的关系如下图所示。
【探究结论】
通过图象可以看出,在OA段,钩码个数越多,弹簧受到的拉力越大, 其伸长量就越长,弹簧的伸长量与拉力成正比,即在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。
对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
一、弹力作图问题知识储备
1.弹力F包括:压力、支持力、拉力。
(1)压力F压:垂直于受力面,指向被压物体;
(2)支持力F支:因为压力和支持力是一对相互作用力,所以支持力也与受力面垂直;
(3)拉力F拉:对于用绳子拉物体,拉力的方向沿绳子恢复形变的方向.
2.弹力的作用点:在受力物体的接触面上。
3.弹力的示意图画法:用带箭头的线段表示物体所受到的力。线段起点表示力的作用点;线段长度表示力的大小;箭头表示力的方向。
4.弹力的示意图要求:
(1)要做到“三定二标”:定作用点、定方向、定长度,标箭头和力的符号。
(2)用实心小圆点标出作用点:压力、支持力、拉力的作用点在其接触面上,一般情况下力的作用点画在物体的重心上。
(3)用箭头标出力的方向:压力的方向垂直于接触面指向被压物体;支持力的方向垂直接触面指向被支持物体;拉力的方向根据具体情况确定。
(4)用英文字母标出力的符号:如压力N、支持力用F支持、拉力用F等。
二、弹簧测力计知识储备
(1)原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
(2)弹簧测力计的构造:弹簧测力计的结构包括刻度盘、指针、弹簧、秤钩等.其中指针安装在弹簧。一弹簧测力计如图所示,其刻度是均匀的,量程为0——5N,分度值为0.2N,读数为0.4N。
(3)使用规则:测量前,首先要观察弹簧测力计的量程和分度值,及指针是否对准零刻度线,如果没有对准,应移动刻度盘完成测力计的调零。测量时,被测力的大小不能超过弹簧测力计的量程,且拉力的方向要与弹簧轴线的方向一致。读数时,视线要正对指针。弹簧测力计可以测量各个方向的拉力,测量前必须做到:沿着被测力方向调零,弹簧测力计处于平衡状态时显示的是挂钩上受到的拉力。
考查角度1. 弹力的概念
【例题1】如图所示,弹簧的一端固定在墙上,在弹性限度内,另一端用手向右拉长弹簧,且保持不动,下面有关说法不正确的是( )
A. 弹簧产生的弹力的施力物体是“弹簧”
B. 弹簧产生的弹力的受力物体是“手和墙”
C. 手受到弹力是因为弹簧发生了弹性形变
D. 手受到弹力是因为手发生了弹性形变
【答案】D
【解析】AB.物体因为弹性形变而产生的力叫做弹力,发生弹性形变的物体弹簧即为施力物体,弹簧发生弹性形变产生对手和墙的拉力,则墙和手为受力物体,故AB正确,AB不符合题意;
CD.手受到弹力的原因是弹簧发生弹性形变,弹簧要恢复到原状,故C正确,C不符合题意,D错误,D符合题意。故选D。
考查角度2. 弹簧测力计的原理
【例题2】下表为小明同学做“研究弹簧的长度与拉力关系”的实验记录数据:
下列结论错误的是 ( )
A.小明同学填写漏掉的数据为5
B.由数据可知,弹簧的原长L0是2cm
C.分析数据可以得出的结论是在弹性限度内,弹簧的长度与拉力成正比
D.这项研究在实际中的应用是制成了弹簧测力计
【答案】C
【解析】(1)当弹簧受到拉力为0N时,也就是说弹簧不受外力作用是的长度是2cm;
(2)当受到拉力为0.5N时,弹簧伸长量为1cm。受到拉力为1.0N时,即拉力是原来的2倍,伸长量为2cm,也是原来伸长量的2倍。
即当拉力是原来的3倍,即1.5N时,伸长量为3cm,也是原来伸长量的3倍。这时弹簧的长度为2cm+3cm=5cm。
即拉力是原来的4倍,伸长量为4cm,也是原来伸长量的4倍。
说明弹性限度内,伸长量与外力成正比。
(3)弹簧测力计或者弹簧秤就是根据在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比的原理制成的。
考查角度3. 弹簧测力计的使用与读数
【例题3】如图甲、乙所示,弹簧测力计的示数分别是( )
A. 4N和8NB. 8N和8NC. 4N和0ND. 4N和4N
【答案】D
【解析】图甲中,弹簧测力计受到向右的拉力为4N,弹簧测力计的示数为4N,而此时墙面给弹簧测力计向左的拉力也是4N,这是因为力的作用是相互的;
同理,图乙中,当用两个4N的力同时向两侧拉弹簧测力计时,测力计整体要处于平衡状态,故其示数也应为4N,其效果与甲图相同。故选D。
考查角度4. 探究弹簧测力计原理的实验
【例题4】(拓展题)小李在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系,利用如图的实验装置记录了相应实验数据如下:
(1)这项研究在实际中的应用是 ;
(2)分析实验数据你可得到的结论 ;
(3)该弹簧原长是 cm,若用该弹簧制作一只弹簧测力计,其量程为 N.
(4)小李作出了下图所示的三个图像,其中正确的是_______(填序号)
【答案】(1)弹簧测力计(2)在一定范围内,弹簧伸长的长度与外力成正比
(3) 2、 2.5(4)B
【解析】(1)这项研究在实际中的应用是弹簧测力计。
(2)分析实验数据我们看出来:不挂钩吗时,指针位置在2cm处,说明弹簧原长为2cm.
当在弹簧下挂50g钩码时,指针位置在3cm处,说明弹簧伸长量为1cm.
当在弹簧下挂100g钩码时,指针位置在4cm处,说明弹簧伸长量为2cm.
当在弹簧下挂150g钩码时,指针位置在5cm处,说明弹簧伸长量为3cm.
当在弹簧下挂200g钩码时,指针位置在6cm处,说明弹簧伸长量为4cm.
当在弹簧下挂250g钩码时,指针位置在7cm处,说明弹簧伸长量为5cm.
说明弹簧受到的拉力增大几倍,伸长量也增大几倍。
当在弹簧下挂300g钩码时,指针位置在7.5cm处,说明弹簧伸长量为5.5cm.这时就不符合
弹簧受到的拉力增大几倍,伸长量也增大几倍的结论了。
根据以上数据可以归纳总结出:在一定范围内,弹簧伸长的长度与外力成正比
说明弹簧原长为2cm.量程为2.5N.
(4)分析ABC三个图像,知道B符合题意。
1.如图所示,利用弹簧测力计测量一块秒表的重力时,使测力计内弹簧伸长的力是( )
A.秒表的重力B.秒表和测力计的总重力
C.秤钩对弹簧的拉力D.弹簧对秒表的拉力
【答案】C
【解析】物体间力的作用是相互的可知,对弹簧测力计施加力,弹簧测力计的长度就伸长,则该力的受力物一定为弹簧测力计;
A.秒表的重力,施力物体是地球,受力物体是秒表,故A不符合题意;
B.秒表和测力计的总重力,施力物体是地球,受力物体是秒表和测力计,故B不符合题意;
C.秤钩对弹簧的拉力,施力物体是秤钩,受力物体是弹簧,故C符合题意;
D.弹簧对秒表的拉力,施力物体是弹簧,受力物体是秒表,故D不符合题意。故选C。
2. 如图所示,网球拍击中飞过来的网球,网球发生了明显的形变。下列说法错误的是( )
A.球拍击中网球,球拍和网球都发生了弹性形变
B.球拍能将网球弹开,说明球拍对网球的弹力大于网球对球拍的弹力
C.网球离开球拍后能在空中飞行一段距离,是由于网球具有惯性
D.网球和球拍接触的过程中,弹性势能和动能相互转化
【答案】B
【解析】(1)力的作用效果有两个:①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态,包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。 (2)物体间力的作用是相互的,物体受到力的同时,也对另一个物体施加了力;两个力大小相等。 (3)任何物体都有惯性,即保持运动状态不变的性质。(4)动能和势能可相互转化;动能的大小与质量和速度有关;弹性势能与弹性形变大小有关。
A.球拍击中网球,球拍和网球的形状都发生改变,即都发生了弹性形变;故A说法正确。
B.球拍与网球发生相互作用;球拍对网球的弹力等于网球对球拍的弹力;故B说法错误。
C.网球离开球拍后能在空中飞行一段距离,是由于网球具有惯性;故C说法正确。
D.网球和球拍接触的过程中,先是动能转化为弹性势能,后来网球飞出时,弹性势能转化为动能;即体现了弹性势能和动能相互转化。故D说法正确。 故选:B。
3.小莉要自制两个弹簧测力计,她选择了甲、乙两根不同规格的弹簧进行测试,弹簧受到的拉力与伸长量的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越大
B.若乙弹簧受到4N的拉力,弹簧伸长2cm
C.若甲弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长3cm
D.若要制作精确度高的弹簧测力计,应选乙弹簧
【答案】C
【解析】A、在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越大,故A错误;
B、由图像知乙的拉力F与弹簧伸长量的关系式为:F乙=4ΔL,所以若乙弹簧受到4N的拉力,弹簧伸长1cm,故B错误;
C、由图像知甲的拉力F与弹簧伸长量的关系式为:F甲=ΔL,所以若甲弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长3cm,故C正确;
D、由图像可知,在相同拉力作用下,弹簧A的伸长量大,弹簧A较灵敏,可以用来制作精确程度较高的弹簧测力计,故D错误。故选:C。
4.如图所示的实验仪器叫做 ,该测力计的测量范围为 牛,它的最小分度值为 牛。在“探究物体重力与质量关系”的实验中,测量前测力计要先进行 操作,图中该物体的重力为 牛。
【答案】弹簧测力计;0~5;0.2;调零;3.4。
【解析】如图所示的弹簧测力计的量程是0~5N,一个大格表示的是1N,里面有5个小格,分度值为0.2N.弹簧测力计的示数是3.4N。
弹簧测力计是用来测量力大小的仪器,在“探究重力与质量的关系”实验中,我们是用它来测量重力的大小;使用弹簧测力计前一定要进行零点校正,校正时要在竖直方向上进行,使指针对准零刻度线。
5.把弹簧测力计的一端固定,另一端用3 N的力拉它时,弹簧测力计的示数为3 N,若将弹簧测力计的固定端取下,两端各施一个3 N的拉力而使弹簧测力计静止,如图所示。此时弹簧测力计的示数是( )
A.0 B.3 N C.6 N D.无法判断
【答案】B
【解析】弹簧测力计的示数是指弹簧受到的拉力的大小。所以弹簧测力计的示数仍然为3 N。
6.2023年杭州亚运会,中国运动员包揽蹦床比赛全部金牌。如图是运动员从最高点A下落至最低点C的简化图,下列说法正确的是( )
A.运动员在A点时受到弹力最大
B.运动员在B点时受到弹力最大
C.从B到C运动员受到的弹力逐渐变大
D.从B到C运动员受到的弹力保持不变
【答案】C
【解析】AB、运动员在C点蹦床形变最大,故在C点时受到弹力最大,故AB错误;
CD、从B点到C点运动员所受弹力在一直增大,因为弹性形变一直在增大,故C正确;故D错误。故选:C。
7.如图所示,2023年杭州亚运会乒乓球女单决赛中,我国选手战胜日本选手夺得金牌。比赛中,运动员用球拍将迎面而来的乒乓球打回去,说明力可以改变物体的 ,将乒乓球打回去的力的施力物体是 。击打乒乓球的不同部位,球的运动情况不同,表明力的作用效果与力的 有关。击球时,乒乓球受到的弹力是由 发生弹性形变而产生的。
【答案】运动状态;球拍;作用点;球拍。
【解析】运动员挥拍将乒乓球打回去,乒乓球的速度和方向都发生改变,说明力可以改变物体运动状态;将乒乓球打回去的力的施力物体是球拍;
击打乒乓球的不同部位,球的运动情况不同,表明力的作用效果与力的作用点有关;发生形变的物体要恢复原状对与它直接接触的物体要施加力的作用,击球时,乒乓球受到的弹力是由球拍发生弹性形变而产生的。
8. 在图中画出足球静止时对水平地面压力F的示意图(作用点在O点)。
【答案】如图所示
【解析】选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F;如图所示。
9. 如图所示,A、B两物块所受重力均为G,物块B置于水平地面,用轻质弹簧将A、B两物块连接。在物块A上施加竖直向上的拉力FA,当物块B恰好不受地面支持力时开始计时,保持FA大小不变至t1时刻;t1~t2时刻,FA缓慢减小至零,请画出从开始计时到t2时刻的过程中,弹簧对物块B施加的力FB随时间t变化关系的大致图像。(不计弹簧质量)
【答案】如图所示
【解析】在物块A上施加竖直向上的拉力FA,当物块B恰好不受地面支持力,保持FA大小不变至t1时刻,此时B受力平衡,受到的竖直向下的重力和弹簧的拉力是一对平衡力,大小相等,所以0~t1时刻的弹簧对物块B施加的力为G,此时弹簧处于伸长状态;
t1~t2时刻开始时,FA缓慢减小,A会向下运动,此时弹簧的形变程度会变小,产生的弹力变小,对B施加的力变小;
当弹簧恢复原状时,此时的弹力为0,弹簧对B施加的力为0;
A继续向下运动,弹簧被压缩,弹簧产生的弹力变大,弹簧对B施加的力变大;
FA减小至零时,A受力平衡,受到竖直向下的重力、弹簧对A竖直向上的弹力,这两个力是一对平衡力,所以此时弹簧的弹力为G,则弹簧对B的弹力为G;
整个过程中,弹簧对物块B施加的力FB随时间t变化关系的大致图像如图所示.
10.彭彭在老师的指导下观察和使用弹簧测力计。以下是他的实验过程,请你帮助他一起完成。
观察弹簧测力计的量程和分度值。使用前调零:把弹簧测力计竖直放置,让挂钩自然下垂,不挂重物,把指针调节到零刻度线上。如图甲所示。
(1)彭彭把文具袋挂在弹簧测力计的挂钩上,如图乙所示,待文具袋静止时,记录弹簧测力计的读数F1= ,文具袋所受重力大小是 。
(2)然后他把文具袋和弹簧测力计都放水平桌面上,直接用弹簧测力计沿着水平方向拖动文具袋,其操作过程俯视图如图丙、丁所示。则此时文具袋受到的拉力 1.2N(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
【答案】(1)1.9N;1.9N;(2)大于。
【解析】(1)从乙图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,它的读数为1.9N,它的拉力和重力都为1.9N;
(2)因为他在竖直方向上给弹簧调零,再水平方向上测物体时,弹簧测力计的初始示数会在0刻度之上,而此时示数显示为1.2N,故拉力应大于1.2N。
1.(2023武汉)如图所示,在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加1.8N的拉力,并使其保持静止弹簧测力计的示数为( )
A.0.9NB.0NC.1.8ND.3.6N
【答案】C
【解析】弹簧测力计在平衡状态下使用时,弹簧测力计的示数等于挂钩上所受到的力,如图所示,弹簧测力计挂钩上受到水平方向1.8N的拉力,所以读数为1.8N。
故选:C。
2.(2022云南大理)如图所示,弹簧测力计在测量前指针位于第二小格A处,未作调整便用来测量手的拉力,指针位于B处,则手对测力计的拉力为( )
A.2.0 N B.1.8 N C.1.9 N D.2.1 N
【答案】A
【解析】分度值为0.2N,AB之间10个小格,代表2N,所以手对测力计的拉力为2N.
3.(2021江苏扬州)某同学在用已校零的弹簧测力计测量一物体的重力时,误将弹簧测力计倒置,物体挂在了拉环上。当物体静止时,弹簧测力计的示数如图,则该物体的重力( )
A.一定小于9.0NB.一定等于9.0N
C.一定等于11.0ND.一定大于11.0N
【答案】A
【解析】当将弹簧测力计倒置过来后,把物体挂在拉环上,因为弹簧测力计本身有重力,挂钩显示的示数等于弹簧测力计自身的重力和物体的重力之和,所以此时物体的重力要小于测力计示数9.0N,故A正确。故选:A。
4.(2020黄石)如图所示,小车和弹簧放在光滑的水平面上。手推小车向左压缩弹簧至A处。松开手后,小车的运动情况是( )
A.先加速后减速B.先加速后匀速
C.一直加速D.一直匀速
【答案】B
【解析】水平面光滑,弹簧被压缩后产生弹力,小车受到弹力使小车加速运动;当小车离开弹簧后,水平方向不受力,将做匀速直线运动,故B符合题意。故选B。
5.(2023北京) 如图所示的弹簧测力计的示数是______N。
【答案】2.2
【解析】由图可知,弹簧测力计的每个大格分5份,分度值为0.2N,所以弹簧测力计的示数为2.2N。
6.(2023吉林)使用弹簧测力计之前,要先观察 .如图所示,所测得物体A对弹簧的拉力是 N .
【答案】观察弹簧测力计的量程和分度值;2.5N.
【解析】本题考查弹簧测力计的使用与读数.首先观察弹簧测力计的量程和分度值,然后根据所示的指针位置进行读数,得出物体重力.
由图知此弹簧测力计的最大刻度值为5N,故其测量范围是0~5N,分度值是0.1N;
此时指针所示物体受到的重力为:2N+0.1N×5=2.5N.
7. (2023广东省广州市)小明计划制作一个简易弹簧测力计,要求:
①测量范围为0~30N;②分度值为1N;③用木板M做刻度板;④相邻两刻度线之间的距离相等且适当大一些。
为了满足上述要求,小明对已有四根弹簧做了如下测试:
如图1,把弹簧挂在竖直木板M上,测出弹簧原长l0,如图2,把30N的重物挂在弹簧下端,测出弹簧总长l。测试结果如下表。请你帮小明选择一根最合适的弹簧,并说明不选其他三根的理由。
【答案】见解析
【解析】应选用乙弹簧制作一个简易弹簧测力计。不选用其他三根弹簧的理由是:
(1)弹簧测力计在取走重物后需恢复形变,即发生退行性变,而甲测力计不能,所以甲不能选取。
(2)丙弹簧原长4.00cm,把30N的重物挂在弹簧下端后,弹簧总长l=6.10cm,形变量太小,不能满足邻两刻度线之间的距离适当大一些的要求。
(3)丁弹簧最终长度为35cm,大于木板长度30cm,所以丁不可以。
8.(拓展题)某实验小组的同学对 A、B 两根长度相同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(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Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在两根橡皮筋上都悬挂重力为 8 N 的物体时,橡皮筋 A 的伸长量为____cm,橡皮筋 B 的伸长量为____cm。
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用橡皮筋____制成的测力计量程大,用橡皮筋____制成的测力计测量的精确程度高。(均选填“A”或“B”)
(3)将与本实验中相同的两根细橡皮筋并联起来代替弹簧测力计,能够测量力的最大值为____N。
【答案】(1)16 8(2)B A (3)22.5
【解析】(1)由图乙可知,A橡皮筋在受到的拉力不大于10N的情况下,B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下,橡皮筋伸长量△x与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线,说明橡皮筋的伸长△x与受到接力F成正比例函数的关系,FA=kA△xA,FB=kB△xB;由图知,当FA=5N,△xA=10cm,FB=10N,△xB=10cm,将上面的数据分别代入FA=kA△xA、FB=kB△xB,得:kA=0.5N/cm、kB=1N/cm,因此FA=0.5△xA,FB=△xB,
所以,当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为
橡皮筋B的伸长量为
(2)测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长与受到的接力成正比的原理制成的,由图乙知,A的量程为0-10N,B的量程为0-15N,则用橡皮筋 B制成的测力计量程大;由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力测量的精确程度;
(3)将将两根A或两根B橡皮筋分别并联使用起来代替弹簧测力计,B的量程最大,应用两根橡皮筋并联,由图像得,橡皮筋的伸长量为15 cm时,每根橡皮筋受到的拉力分别为15N和7.5N,根据力合成规律,两根橡皮筋并联起来的弹簧测力计能够测量力的最大值应为15N+7.5N=22.5N.
9.(2021四川绵阳)某同学在竖直悬挂的弹簧下加钩码,弹簧原长为0.060m,探究拉力与弹簧伸长量的关系。下表是他实验时记录的数据,实验时拉力始终未超过弹簧的弹性限度,弹簧很轻(即自身质量不计)。
(1)拉力F与弹簧长度L的关系式为 。
(2)当弹簧长度是0.135m时,求此时该弹簧所受的拉力。
(3)该弹簧在弹性限度承受的最大拉力为15N,求该弹簧的最大长度。
【答案】(1)拉力F与弹簧长度L的关系式为F=F=100N/m×(L﹣0.060cm);
(2)当弹簧长度是0.135m时,此时该弹簧所受的拉力为7.5N;
(3)该弹簧在弹性限度承受的最大拉力为15N,该弹簧的最大长度为0.021m。
【解析】(1)在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力大小成正比,即F=kΔL,
由数据可知,弹簧所受的拉力每增加1N,伸长量就增加0.010m,所以k===100N/m,
所以拉力F与弹簧长度L的关系式为:F=100N/m×(L﹣0.060m);
(2)当弹簧的长度为0.135m时,弹簧所受拉力为:
F=100N/m×(L﹣0.060m)=100N/m×(0.135m﹣0.060m)=7.5N;
(3)当F=15N时,代入(1)中关系式可得15N=100N/cm×(L﹣0.060m),
解得L=0.021m。
答:(1)拉力F与弹簧长度L的关系式为F=F=100N/m×(L﹣0.060m);
(2)当弹簧长度是0.135m时,此时该弹簧所受的拉力为7.5N;
(3)该弹簧在弹性限度承受的最大拉力为15N,该弹簧的最大长度为0.021m。
10.(2023哈尔滨一模)阅读理解:
《弹力》
物体在力的作用下发生形状或体积的改变叫做形变。在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫做弹性形变。发生形变的物体,由于要恢复原状。要对跟它接触的物体产生力的作用。这种作用叫弹力,即在弹性限度范围之内,物体对使物体发生形变的施力物体所产生的力叫弹力。
弹力是接触力,弹力只能存在于物体的相互接触处,但相互接触的物体之间,并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要直接接触,还要有相互作用,且发生弹性形变。
弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间。通常所说的压力、支持力、拉力都是弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体。
弹簧发生弹性形变时,在弹性限度内,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度成正比,即F=kx。其中,x为弹簧长度变化量。k:为弹簧的弹性系数,单位是牛顿每米,符号是N/m,不同的弹簧的弹性系数一般是不同的。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。
(1)产生弹力的条件:物体发生弹性形变(物体间有相互作用)和物体间要 ;
(2)某一弹簧在弹性限度内受到10N的拉力时,弹簧被拉长了0.1m,则该弹簧的弹性系数为 N/m;
(3)另一弹簧在弹性限度内受到100N的拉力时,弹簧的长度为0.4m;受到150N的拉力时弹簧的长度为0.5m。则该弹簧的原长是 m。
【答案】(1)接触 (2)100 (3) 0.2
【解析】(1)由材料中“弹力的产生不仅要直接接触,还要有相互作用,且发生弹性形变”可知,产生弹力的条件是:物体发生弹性形变(物体间有相互作用)和物体间要接触。
(2)由F=kx可得,该弹簧的弹性系数
(3)设弹簧原长为l,则
解得
11.(2023沈阳一模)小华在练习使用弹簧测力计测物体重力时,她先将测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,测力计的指针位置如图甲所示。
(1)小华想要探究弹簧测力计的原理,除了需要如图丙中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(每个钩码重力已知)、铁架台以外,还需要的测量仪器是 。进行实验后记录数据如表,表中明显错误的数据是第 次实验;
(2)由实验数据可知,弹簧测力计的原理是:在弹性限度内, ;
(3)若将两根同样的弹簧并排使用,更 (选填“易”或“难”)拉伸,则两根同样的弹簧并排使用做成的弹簧测力计比一根同样的弹簧做成的弹簧测力的量程 (选填“大”或“小”)。
【答案】(1) 刻度尺 4(2) 弹簧的伸长量与它受到拉力成正比(3) 难 大
【解析】(1)钩码的重力已知,因此不需要测量,实验中要测量的是弹簧的伸长量,所以需要刻度尺。
分析数据发现,除第4次实验数据外,其余6次弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,因此第4次实验数据是错误的。
(2)由图像可以得出的结论是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与它受到拉力成正比;
(3)若将两根同样的弹簧并排使用,要使两个弹簧都伸长,需要的力是原来一根弹簧的2倍,故更难拉伸,则两根同样的弹簧并排使用做成的弹簧测力计比一根同样的弹簧做成的弹簧测力的量程大。
12.(2023湖北孝感一模)阅读短文,回答文后问题。
胡克定律
弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说,弯曲得越厉害,产生的弹力就越大。例如,把弓拉得越满,箭就射得越远;把物体放在支持物上,物体越重,支持物弯曲得越厉害,支持力就越大。定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂,我们经常遇到的是弹簧的拉伸(或压缩)形变。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。写成公式就是F=kx,其中k是比例常数,叫做弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸(或压缩)形变,也有上述比例关系。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再用,这时即使撒去外力,物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。
(1)弹簧测力计的工作原理遵从 定律;
(2)使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,是为了避免超过弹簧的 ;
(3)弹簧的 在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力,它与受力大小 (选填“有关”或“无关”);
(4)一根弹簧受0.5N的拉力时长12cm,受1N的拉力时长14cm(弹簧均在弹性限度内处于伸长状态),则弹簧的原长是 cm。
【答案】(1) 胡克 (2) 弹性限度(3) 劲度系数 无关(4) 10
【解析】(1)在弹性限度内,弹簧测力计产生的弹力与伸长量成正比,所以它的工作原理遵从胡克定律。
(2)若物体形变过大,超出一定的限度,即如果超过了弹簧的弹性限度,弹簧产生的弹力与伸长量不再成正比;所以,使用弹簧测力计时,注意不能超过它的量程,是为了避免超过弹簧的弹性限度。
(3)由题可知,弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力,它是由弹簧自身的粗细、长短、材料决定的,与它受力的大小无关。
(4)由题意可知,当弹簧总长度l1=12cm时,受到的拉力F1=0.5N,弹簧总长度l2=14cm时,受到的拉力F2=1N,设弹簧的原长为l,因弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,故有
即
解得弹簧的原长l=10cm
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
弹簧伸长量△l/cm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4.5
拉力F/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
弹簧长度L/cm
2
3
4
6
7
8
8
钩码质量(g)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
指针位置(cm)
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
7.5
弹簧代号
甲
乙
丙
丁
l0/cm
2.00
4.00
4.00
8.00
l/cm
20.00
2200
6.10
35.00
取走重物后弹簧能否恢复原状
不能
能
能
能
弹簧受到的拉力F(N)
0
1
2
3
4
5
弹簧的长度L(m)
0.060
0.070
0.080
0.090
0.100
0.110
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
拉力(钩码总重)F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量△L/cm
0
0.4
0.8
1.7
1.6
2.0
2.4
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