初中物理探究弹簧测力计原理的实验试题

(6分)为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究．下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据．
表一

甲弹簧受到的拉力／N	O	l	2	3	4	5	6
甲弹簧的长度／cm	6．O	9．O	12.0	15．O	18.O	21．O	24．O

 
表二

乙弹簧受到的拉力／N	O	l	2	3	4	S	6
乙弹簧的长度／cm	6.0	7.5	9.O	lO．5	12,0	13.5	15．O

(1)分析表一和表二数据可知：
①在一定条件下，弹簧伸长的长度与它所受的拉力成_______；
②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧_______                                         (选“大"或“小”)。
(2)如图所示的A、B两弹簧测力汁分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同．则量程较大的是       (选填“A”或“B”下同)测力计，精度较高的是        测力计．

(3)经实验探究发现：在拉力相通的情况下，弹簧伸长的长度与弹簧的材料、粗细、原长(弹簧不受外力时的长度)等均有关系，请设计一个简单实验，证实弹簧伸长的长度与弹簧原长有关。

观察与作图：

(1)右图所示弹簧测力计的测量范围是_________；
(2)如果这只弹簧测力计的分度值为0．1 N，请在图中画出它的刻度；
(3)如果物体A对弹簧测力计的拉力为1．20 N，请在图中画出它的指针位置；
(4)画出弹簧测力计对物体A的拉力示意图．

某同学研究了弹簧的伸长与拉力的关系，记录的实验数据如下表．

拉力大小／N	0.49	0.98	1.47	1.96	2.45
弹簧的伸长／cm	2	4	6	8	10

分析数据后，能得出的结论是_______________________．

某同学在探究弹簧的特点时，得出了弹簧受到的拉力与弹簧的长度的关系如下图，请回答下列问题：

（1）这根弹簧的原长是       cm;
（2）弹簧在受到6N的拉力时，弹簧比原来伸长了     cm，
此时弹簧发生了     形变，它具有       能。
（3）分析图像中及有关数据，你可得出的
结论是                                            。

小红在课外探究弹簧的长度跟拉力的变化关系，利用如图5- 7所示的
装置记录了相应实验数据如下：（本题9分）

拉力/N	0	5	10	15	20	25	30	40
指针的位置/cm	2	3	4	5	6	7	7.5	7.5

 
（1）分析实验数据，写出你能得到的结论。
（2）举出该探究在实际应用中的一个实例。

学习了“弹力与弹簧测力计”内容后，小明准备自制弹簧测力计．他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材．首先测出弹簧的长度L ₀=2．10 cm，然后在弹簧下面挂上不同数量的钩码，测出弹簧的长度L，算出弹簧的伸长△L(△L=L－L₀)，实验数据如下：

拉力F(N)	0	1	2	3	4	5	6
长度L(cm)	2.10	2.50	2.90	3.30	3.70	4.10	4.50
伸长△L(cm)	0	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40

(1)从表中的数据可以看出：弹簧伸长△L和拉力F的关系为：_____________________．
(2)当弹簧的伸长△L=1．40 cm时，弹簧受到的拉力为__________N．

一位同学在自制弹簧测力计前，取某一规格的弹簧来做实验．记录的数据如下：

弹簧所受拉力／N	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
弹簧的长度／mm	100	105	110	115	120	125	128	134	136	137	138

(1)分析这些数据可以得出什么结论?
(2)用这种规格的弹簧来制作弹簧测力计，它的测量范围是多大?
(3)用这种规格的弹簧做成的弹簧测力计，在原长100 mm处定为零刻度，以后每伸长5 mm划一刻度，标记为“1”“2”“3”…，且将相邻的两个刻度间均匀地分成5小格，则该弹簧测力计的分度值为多少?

弹簧不挂物体时长为0.1m，受10N的拉力时长为0.15 m，这时没有超过它的量程，如果受6N的拉力，弹簧的伸长量为_______cm，这时弹簧的长度为_______cm。

一弹簧测力计因弹簧断裂而损坏，若去掉断裂的一小段弹簧，将剩余的较长的一段弹簧重新安装好，并校准了零刻度，那么用这个修复的弹簧测力计测量时，测量值与原来的测量值相比较，结果是（　　）

A．比原来的测量值大

B．比原来的测量值小

C．与原来的测量值相同

D．以上三种情况均可能出现

为研究弹簧的性质，我们在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码（如图 $a)$ ，同时记录弹簧总长度 $L$ 与钩码质量 $m$ ，所得数据记录在表一中。已知弹簧原长 $L_0=6.0\mathit{cm}$ 。实验过程中，弹簧形变在弹性限度内，不计弹簧所受的重力。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

表一：

实验次数	1	2	3	4	5	6
钩码质量 $m/g$	0	30	60	90	120	150
弹簧总长度 $L/\mathit{cm}$	6.0	7.2	8.4	9.6	10.8	12.0

（1）请根据表一中的数据，将表二填写完整；

表二：

实验次数	1	2	3	4	5	6
弹力 $F/N$	0	0.3		0.9		1.5
弹簧伸长量△ $x/\mathit{cm}$	0	1.2		3.6		6.0

（2）请在图 $b$ 坐标系中描点作出弹力 $F$ 跟弹簧伸长量△ $x$ 的关系图象。

（3）本实验的结论就是弹簧测力计的工作原理。只有规范使用弹簧测力计，才能准确测量力的大小，请写出一条正确使用弹簧测力计的操作要求： 　              　。

在学完弹力后，同学们在“制作弹簧测力计”的活动课中发现：在一定的范围内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的长度就会越长，根据这一现象，小明和小丽提出如下猜想，究竟谁的正确呢？它们决定一起通过实验来验证自己的猜想。

（1）小明和小丽利用一根弹簧、若干个相同的钩码、刻度尺等器材设计实验，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	4.50	5.10	5.70	6.31	A	7.50
3	橡皮筋伸长的长度△l/cm	0	0.60	1.20	1.81	B	3.00

表中有一组数据没有记录，请根据如图补充A处数据为　　cm，B处数据为　　cm。

根据表中数据，两个同学中　　猜想是正确的。

（2）在学完摩擦力之后，小丽同学又用弹簧测力计探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关时，进行了甲、乙、丙三次实验，如图所示。

由　　两个实验可知，滑动摩擦力的大小与压力大小有关。

由图甲和图丙两个实验可知，滑动摩擦力的大小与　　有关。

（3）在研究滑动摩擦力实验中，小丽同学主要应用下列哪一种研究物理问题的方法　　。

A．类比法   B．控制变量法   C．推理法   D．等效替代法。

现有弹簧、钩码、直尺、指针等器材，小华要自制一个弹簧测力计，他首先测出弹簧的长度L₀＝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L₀伸长的量ΔL（ΔL＝L－L₀），测量的数据如下表所示：

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
伸长量ΔL／cm	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80

（1）从上表中的数据可以看出拉力F和弹簧伸长量ΔL的关系为：________     。
（2）小华继续做实验，得到的数据如下表所示：

拉力F／N	8	9	10	11	12
长度L／cm	5.30	5.70	6.10	6.60	7.30
伸长量ΔL／cm	3.20	3.60	4.00	4.50	5.20

从上表所示的数据可以看出，拉力达到________N时，拉力和弹簧伸长量的关系就改变了，因此，弹簧测力计的测量范围只能达到________N。

小明是一位爱刨根问底的孩子，他和他几个同学在物理实验室里，想对弹簧测力计的工作原理一探究竟．
探究一：测力计面板上的刻度为何是均匀的，他们打开测力计的外壳，发现内部结构如图丙，探究结果：弹簧的伸长量x与拉力F成正比关系，若设比例系数为k，则F、k、x间的关系式可写为：________，并在丁图中用图象表示这种关系．
探究二：察看不同的测力计，如图甲与乙同样2N的拉力，甲的伸长量是乙的二倍，研究它们的内部结构发现，绕制甲弹簧的钢丝更细更柔软，结论：比例系数k与________________有关，k值越小则意味着________________________________________．
探究三：他们联想到橡皮筋也近似符合弹簧的规律．那么，若将几根橡皮筋并排使用，更难拉伸，则它们整体的k要比一根橡皮筋的k要________（填“大”“小”或“相等”）．

小金同学为了制作弹簧测力计，对一根弹簧进行了探究：将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码，记录弹簧的长度与它受到的拉力之间的关系。如表所示：

拉力     $\left(N\right)$	0	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0	4.0
弹簧长度     $\left(\mathit{cm}\right)$	6.5	7.5	8.5	9.5	11.0	14.2	18.0

若用此弹簧制作弹簧测力计，请回答以下问题：

（1）从表格信息可得，它的最大称量是 　　 $N$ 。

（2）若该弹簧测力计的最小刻度为 $0.1N$ ，则相邻刻度线之间的距离为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（3）当该弹簧测力计悬挂 $75g$ 的重物时，弹簧将伸长 　　 $\mathit{cm}$ 。

某同学在竖直悬挂的弹簧下加钩码（弹簧原长为l ₀），探究弹力与弹簧伸长量的关系，如图1所示。如表是他实验记录的数据，实验时弹力始终未超过弹性限度，弹簧很轻，自身质量不计。（g＝10N/kg）

钩码质量m/g	0	30	60	90	120	…
弹簧长度L/m	0.06	0.072	0.084	0.096	0.108	…

（1）根据表格中数据可以得出，弹力F与弹簧伸长量x的关系式是 　 　；

（2）该同学将上述两根同样的弹簧按图2串联起来，下面挂重为G的钩码时，甲、乙的伸长量x _甲 　 　x _乙（选填"大于"、"等于"或"小于"）；

（3）该同学又将这两根弹簧按如图3并联起来，下面挂重为G的钩码时，乙弹簧长度的表达式L _乙＝ 　　。