【題目】英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)，金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律．這個(gè)發(fā)現(xiàn)為后人對材料的研究奠定了重要的基礎(chǔ)．現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長不超過原長的1/1000，由于這一拉力很大，桿又較長，直接測量有困難，就選用同種材料制成樣品進(jìn)行測試，通過測試取得的數(shù)據(jù)如下：

(1)根據(jù)測試結(jié)果，推導(dǎo)出線材伸長量x與材料的長度L、材料的橫截面積S與拉力F的函數(shù)關(guān)系為____．

(2)在尋找上述關(guān)系中，你運(yùn)用哪種科學(xué)研究方法？________.

(3)通過對樣品的測試，求出新材料制成的金屬細(xì)桿能承受的最大拉力約________．

【答案】x＝k控制條件法104N

【解析】

（1）由表格知：
a、當(dāng)受到的拉力F、橫截面積S一定時(shí)，伸長量x與樣品長度L成正比；①
b、當(dāng)受到的拉力F、樣品長度L一定時(shí)，伸長量x與橫截面積S成反比；②
c、當(dāng)樣品長度L、橫截面積S一定時(shí)，伸長量x與受到的拉力F成正比；③
由①②③三個(gè)結(jié)論，可以歸納出，x與L、S、F之間存在一定量的比例關(guān)系，設(shè)這個(gè)比值為k，那么有：線材伸長量x與材料的長度L、材料的橫截面積S與拉力F的函數(shù)關(guān)系為（k為常數(shù)）
（2）由題可知伸長量x與樣品的長度、橫截面積、所受拉力都有關(guān)系，涉及的變量較多，因此采用“控制變量法”來確定它們之間的正、反比關(guān)系．
（3）根據(jù)圖表提供數(shù)據(jù)代入
解得：k=×10-10m2/N．
由題意知：待測金屬桿M承受最大拉力時(shí)，其伸長量為原來的1/1000，即4×10-3m；
此時(shí) S=0.8cm2=8×10-5m2，L=4m；代入上面的公式
解得：F=10000N．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，實(shí)線為方向未知的三條電場線，一帶電粒子（不計(jì)重力）從電場中a點(diǎn)以某一初速度運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，則下列判斷正確的是（ ）

A. a點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場強(qiáng)度

B. a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢

C. 粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能小于在a點(diǎn)的動(dòng)能

D. 粒子在b點(diǎn)的電勢能小于在a點(diǎn)的電勢能

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了監(jiān)控車輛是否超速，交通部門常用測速儀來檢測。測速原理如圖所示，測速儀前后兩次發(fā)出并接收超聲波信號，再根據(jù)兩次信號的時(shí)間差，測出被測車輛的速度。如果某次檢測車速時(shí)，第一次從發(fā)出至收到超聲波信號用了0.3s，第二次從發(fā)出至收到超聲波信號用了0.6s，兩次信號發(fā)出的時(shí)間間隔是2s，則汽車速度是____________m/s。（假設(shè)超聲波的速度為340m/s，且保持不變；結(jié)果保留兩位小數(shù)）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，兩個(gè)帶電小球A、B，都用長L的絕緣絲線懸掛在O點(diǎn)，小球A恰好在O點(diǎn)正下方，且靠著光滑絕緣豎直墻。靜止時(shí)，A、B相距為d。為使AB間距離減為時(shí)，仍保持平衡狀態(tài)，可采用的方法是

A. 將B的質(zhì)量增加到原來的8倍

B. 將A、B的質(zhì)量都增加到原來的4倍

C. 將A、B的電荷量都減小到原來的一半

D. 將A、B的電荷量都增加到原來的2倍

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。

(1)根據(jù)學(xué)過的知識可以求出小車在B點(diǎn)的速度為vB＝________m/s。CE間的平均速度為________m/s；

(2)以打A點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，建立v－t坐標(biāo)系如下圖所示。請?jiān)趫D中作出小車運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系圖線______；

(3)根據(jù)圖線可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為________m/s2。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個(gè)質(zhì)量為0.2 kg的小球用細(xì)繩吊在傾角θ＝53°的斜面上，如圖所示．斜面靜止時(shí)，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計(jì)摩擦，當(dāng)斜面以10 m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求繩子的拉力及斜面對小球的彈力(g取10 m/s2)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一內(nèi)壁光滑的細(xì)管彎成半徑為R=0.4m的半圓形軌道CD,豎直放置，其內(nèi)徑略大于小球的直徑，水平軌道與豎直半圓軌道在C點(diǎn)連接完好。置于水平軌道上的彈簧左端與豎直墻壁相連，B處為彈簧的自然狀態(tài)。將一個(gè)質(zhì)量為m=0.8kg的小球放在彈簧的右側(cè)后，用力向左側(cè)推小球而壓縮彈簧至A處，然后將小球由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到C處后對軌道的壓力為F1=58N。水平軌道以B處為界，左側(cè)AB段長為x=0.3m，與小球的動(dòng)摩擦因數(shù)為，右側(cè)BC段光滑。g=10m/s2，求：

（1）彈簧在壓縮時(shí)所儲存的彈性勢能。

（2）小球運(yùn)動(dòng)到軌道最高處D點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】傳送帶以恒定速度v=4m/s順時(shí)針運(yùn)行，傳送帶與水平面的夾角θ=37°．現(xiàn)將質(zhì)量m=2kg的小物品輕放在其底端（小物品可看成質(zhì)點(diǎn)），平臺上的人通過一根輕繩用恒力F=20N拉小物品，經(jīng)過一段時(shí)間物品被拉到離地高為H=1.8m的平臺上，如圖所示．已知物品與傳送帶這間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：

①物品從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到平臺上所用的時(shí)間是多少？

②若在物品與傳送帶達(dá)到同速瞬間撤去恒力F，求特品還需多少時(shí)間離開皮帶？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一重力不計(jì)的帶電粒子以某一速度進(jìn)入負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，且只在電場力作用下依次通過M、N、P三點(diǎn)，其中N點(diǎn)是軌跡上距離負(fù)點(diǎn)電荷最近的點(diǎn)。若粒子在M點(diǎn)和P點(diǎn)的速率相等，則(　　)

A. 粒子一定帶正電且做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B. UMN＝－UNP

C. 粒子在N點(diǎn)時(shí)的加速度最大、電勢能最小

D. 粒子在M、P兩點(diǎn)時(shí)的加速度相同

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