20.某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度(圈數(shù))的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:一均勻長(zhǎng)彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度(圈數(shù))的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸掛,7個(gè)指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0、10、20、30、40、50、60圈處;通過(guò)旁邊豎直放置的刻度尺,可以讀出指針的位置,P0指向0刻度,設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí),各指針的位置記為x0;掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時(shí),各指針的位置記為x.測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如表所示(n為彈簧的圈數(shù),取重力加速度為9.80m/s2).已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個(gè)彈簧的自由長(zhǎng)度為11.88cm.
P1P2P3P4P5P6
x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01
x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41
n102030405060
k(N/m)16356.043.633.828.8
$\frac{1}{k}$(m/N)0.00610.01790.02290.02960.0347
(1)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:①81.7;②0.122.
(2)以n為橫坐標(biāo),$\frac{1}{k}$以為縱坐標(biāo),在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出$\frac{1}{k}$-n圖象.

(3)圖(b)中畫(huà)出的直線可近似認(rèn)為通過(guò)原點(diǎn).若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧,該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k=$\frac{1.75×1{0}^{3}}{n}$N/m:該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k=$\frac{3.47}{{l}_{0}}$N/m.

分析 (1)彈簧的圈數(shù)相同的情況下,勁度系數(shù)是相同的,根據(jù)P2的示數(shù),利用胡克定律即可以求得此時(shí)的勁度系數(shù)的大小;
(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)直接畫(huà)圖即可;

解答 解:(1)根據(jù)P2的示數(shù)可知,
P2部分的原長(zhǎng)為4.06cm,拉伸后的長(zhǎng)度為5.26cm,
根據(jù)胡克定律可得,
k=$\frac{F}{△x}$=$\frac{0.1×9.8}{(5.26-4.06)×1{0}^{-2}}$=81.7N/m,
倒數(shù)為$\frac{1}{81.7}$=0.0122;
(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫(huà)出圖象,如圖所示:
(3)根據(jù)得到的圖象可知,$\frac{\frac{1}{k}}{n}$=$\frac{0.03}{50}$,
解得,k=$\frac{1.67×1{0}^{3}}{n}$;
從題中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),勁度系數(shù)與自由長(zhǎng)度的乘積近似相等,
即kl1=3.47,
所以彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l1(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k=$\frac{3.47}{{l}_{0}}$.
故答案為:(1)81.7,0.0122,
(2)如圖所示;
(3)$\frac{1.67×1{0}^{3}}{n}$;

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究彈力和形變量之間的關(guān)系,解題的關(guān)鍵根據(jù)胡克定律得到彈簧彈力和長(zhǎng)度的關(guān)系公式,分析得到圖象的物理意義,最后結(jié)合圖象求解勁度系數(shù).

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.在物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)中,科學(xué)家總結(jié)出了許多物理學(xué)方法,如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思維法、類比法、科學(xué)假說(shuō)法和建立物理模型法等,以下關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中不正確的是(  )
A.在不需要考慮物體本身的大小和形狀時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體的方法叫假設(shè)法
B.根據(jù)速度的定義式,當(dāng)△t非常小時(shí),就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,該定義運(yùn)用了極限思維法
C.自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中運(yùn)用了建立理想模型的方法
D.在推導(dǎo)勻變直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程等分成很多小段,每小段近似看做勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加,這里運(yùn)用了微元法

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

11.如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置.將一輛小車放在光滑的水平板上,小車前端系上細(xì)繩,繩的另一端跨過(guò)定滑輪掛一小盤(pán),盤(pán)里放適量的砝碼,盤(pán)與砝碼的總質(zhì)量為m,車后端連一紙帶,穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔,小車運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng),通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄下小車運(yùn)動(dòng)的情況.該同學(xué)通過(guò)在小車上加減砝碼改變小車的質(zhì)量M,通過(guò)在盤(pán)中增減砝碼改變小車所受的合力F,研究紙帶算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a,幾次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表:
次數(shù)12345678
M/kg1.001.001.001.001.251.502.002.50
F/N0.250.500.751.001.001.001.001.00
a/(m•s-20.250.510.740.990.800.670.500.40
(1)實(shí)驗(yàn)中盤(pán)與砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí),細(xì)繩對(duì)小車的拉力可以近似認(rèn)為等于盤(pán)與砝碼的總質(zhì)量;
(2)在實(shí)驗(yàn)中為了探究小車的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系,該同學(xué)采用了先保持小車質(zhì)量M不變,研究另兩個(gè)量間的關(guān)系,這種方法叫做控制變量法;
(3)通過(guò)表中1-4列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是:當(dāng)小車質(zhì)量不變時(shí),小車的加速度與合外力成正比;
通過(guò)表中4-8列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是:當(dāng)小車受到的合外力不變時(shí),小車的加速度與質(zhì)量成反比.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟中,下列做法中正確的是(  )
A.同時(shí)改變拉力F和小車質(zhì)量的大小
B.先保持小車質(zhì)量m不變,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,再保持F不變,研究a與m的關(guān)系,最后導(dǎo)出.與m及F的關(guān)系
C.只改變拉力F的大小,小車質(zhì)量 m 的大小始終保持不變
D.只改變小車質(zhì)量 m 的大小,拉力 F 的大小始終保持不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

15.“影”是生活中常見(jiàn)的光現(xiàn)象,下列哪個(gè)情景中的“影”是由于光的反射產(chǎn)生的( 。
A.
         手影
B.
        畢業(yè)合影
C.
            幻燈投影
D.
           杯弓蛇影

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).
(1)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,不掛鉤碼時(shí)和掛若干鉤碼時(shí),固定在彈簧掛鉤處的指針在刻度尺(最小刻度是1毫米)上位置分別為如圖甲、乙所示.圖甲是不掛鉤碼時(shí)指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,其示數(shù)為7.72cm;圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量△l=6.94cm.

(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示,以x為橫坐標(biāo)、F為縱坐標(biāo),在圖丙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間關(guān)系的圖線.
伸長(zhǎng)量x/cm2.004.006.008.0010.00
彈力F/N1.502.934.555.987.50
(3)由圖線求得彈簧的勁度系數(shù)為75.0N/m.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

12.燈L1標(biāo)有“20V,80W”的字樣,燈L2標(biāo)有“?,30W”,其額定電壓模糊不清,它們并聯(lián)接入電路中,已知總電流為5A,燈L2恰好正常發(fā)光,求燈L1的實(shí)際功率.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

9.如圖甲所示,將一個(gè)平面鏡斜放在水槽中,太陽(yáng)光照射在平面鏡上,光線與鏡面夾角為55°,則反射角應(yīng)為35°.向水槽中加水,使平面鏡的下部浸入水中,讓太陽(yáng)光照射在水下的平面鏡上,調(diào)節(jié)水面高度和鏡面角度,可以觀察到白紙上出現(xiàn)一道“彩虹”,如圖乙所示,這是光的折散現(xiàn)象,說(shuō)明白光是由各種色光混合而成的.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

10.在“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)保持小車質(zhì)量不變.改變鉤碼重力,重復(fù)實(shí)驗(yàn).最后得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:物體的加速度與作用力成正比.

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同步練習(xí)冊(cè)答案