时间:2017-07-27 13:06:34
1、简答题 用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000，由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试，取得数据如下：
长度L | 拉力F伸长x截面积S | 250N | 500N | 750N | 1000N 1m 0.05cm2 0.04cm 0.08cm 0.12cm 0.16cm 2m 0.05cm2 0.08cm 0.16cm 0.24cm 0.32cm 3m 0.05cm2 0.12cm 0.24cm 0.36cm 0.48cm 1m 0.10cm2 0.02cm 0.04cm 0.06cm 0.08cm 1m 0.20cm2 0.01cm 0.02cm 0.03cm 0.04cm |
参考答案：（1）由表格中的数据可得
当金属材料的截面积S、拉力F不变时，金属材料伸长量x与长度L成正比，即x∝L；
当金属材料的截面积S、长度L不变时，金属材料伸长量x与拉力F成正比，即x∝F；
当金属材料的长度L、拉力F不变时，金属材料伸长量x与截面积S成反比，即x∝1S．
综上所述，有x∝FLS
设比例系数为k，则所求的线材伸长量x满足的关系是x=kFLS
取L=1m，S=0.05cm2=5×10-6m2，F=250N，x=0.04cm=4×10-4m
代入上式得k=8×10-12m2/N．?
所以x=8×10-12×FLS? ?
（2）在寻找上述关系中，先运用了控制变量法：找伸长量x与某一个量的关系时先控制其他物理量不变；而后运用了归纳法，总结出最后的结论．?
（3）对新材料制成的金属细杆，长度L=4m，截面积S=0.8cm2=8×10-5m2，
最大伸长量x=41000m=4×10-3m代入导出的公式x=kFLS有?
金属细杆承受的最大拉力是10000N．
答：（1）线材伸长x与材料的长度L、材料的截面积S及拉力F的函数关系是x=8×10-12×FLS．
（2）在寻找上述关系中，运用了控制变量法．
（3）通过对样品的测试，新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力是10000N．
本题解析：
本题难度：一般
2、实验题 橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明
，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。
（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是______．
A．N
B．m
C．N/m
D．Pa
（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是___?_。?
（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。处理数据时，可在图（乙）中作出F-x的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=______N/m。（保留两位有效数字）
| 拉力F(N) | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
| 伸长量x（cm ） | 1.6 | 3.2 | 4.8 | 6.4 | 8 |
参考答案：（1）? D?（2） 螺旋测微器（或千分尺）（3）
（4）
本题解析：（1）由题意得
，根据单位制可知Y的单位为Pa，故选D。
（2）橡皮筋的直径较小，一般用螺旋测微器（或千分尺）。
（3）描点法作出F-x的图像，由胡克定律F=kx可知，图线的斜率就是橡皮筋的劲度系数，
。
（4）由得
。
点评：中等难度。本题题型虽然新颖，但所用知识仍然是和“探究弹簧弹力和伸长的关系”实验相同。
本题难度：一般
3、选择题 不定项选择
在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的说法是（? ）
A．英国物理学家牛顿用实验的方法测出万有引力常量G
B．第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和? 椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律
C．亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快
D．胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
参考答案：D
本题解析：
本题难度：简单
4、选择题 在“探究小车速度随时间变化规律“的实验中：根据打点计时器打出的纸带，可以从纸带上直接测量得到的物理量
A．位移
B．速度
C．加速度
D．平均速度
参考答案：A
本题解析：我们可以直接通过刻度尺去量一下便可得物体运动位移，A正确；速度、加速度及平均速度都需要通过位移测量并加以计算方何得，则B、C、D错。
本题难度：简单
5、实验题 (8分)气垫导轨可以在导轨和滑块之间形成一薄层空气膜，使滑块和导轨间的摩擦几乎为零，因此可以利用气垫导轨装置来验证机械能守恒定律。(? )
⑴如图所示，做实验时，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)，可读出遮光条通过光电门的时间为Δt，用游标卡尺测得遮光条宽度为d，用刻度尺测得释放位置到光电门中心的距离为x，气垫导轨总长为L，其最右端离桌面的高度为h，滑块和遮光条总质量为M，已知重力加速度为g，这一过程中滑块减少的重力势能表达式为?，滑块获得的动能表达式为?；(以上表达式均用已知字母表示)
⑵某实验小组在一次实验后，通过数据发现，滑块获得的动能略大于其减少的重力势能，可能的原因是?。
参考答案：⑴
，
；⑵释放时滑块有初速度、或测量释放位置到光电门中心的距离x的值偏小、或测量遮光条宽度d的值偏大(只需写出一种情况即可)
本题解析：⑴这一过程中滑块减少的重力势能为：ΔEp＝MgH＝
，滑块获得的动能为：ΔEk＝
－0＝
⑵上述过程是由重力势能向动能转化的过程，因此当滑块获得的动能略大于其减少的重力势能时，其原因可能是释放时滑块有初速度、或测量释放位置到光电门中心的距离x的值偏小、或测量遮光条宽度d的值偏大
本题难度：一般