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B
【分析】
要解决此题,首先需明确弹簧测力计的使用规范,使用前应调零,若未调零,实际拉力等于测量时的示数减去初始未调零的示数。首先确定弹簧测力计的分度值,再分别读出初始位置和测量时的示数,最后通过计算得出实际拉力。
【解析】
1. 确定弹簧测力计的分度值:
观察弹簧测力计,0~1N之间有5个小格,因此每个小格代表的力的大小为$\frac{1N}{5}=0.2N$,即分度值为0.2N。
2. 读取初始示数(图a):
指针位于0刻度线下方第2个小格,初始示数为$0.2N×2=0.4N$。
3. 读取测量时的示数(图b):
指针位于1N下方第3个小格,测量示数为$1N + 0.2N×3=1.6N$。
4. 计算实际拉力:
实际拉力 = 测量示数 - 初始示数 = $1.6N - 0.4N=1.2N$。
【答案】
B
【知识点】
弹簧测力计使用,示数修正
【点评】
本题考查弹簧测力计的使用及示数修正,需注意未调零的弹簧测力计测量时,实际力的大小为测量示数与初始示数的差值,解题关键是准确确定分度值并正确读取示数。
【难度系数】
0.7
【分析】
要制作符合要求的弹簧测力计,需围绕弹簧测力计的工作原理展开思考:首先,确定两个关键基准刻度,即不受力时的0N刻度和受5N拉力时的5N刻度;接着,根据分度值0.2N的要求,计算0N到5N之间的等份数,利用弹簧在弹性限度内伸长量与拉力成正比的特性,均匀划分刻度即可。同时,刻度均匀的原因也源于这一原理,即相同拉力变化对应相同的弹簧伸长量。
【解析】
1. 确定零刻度线:将弹簧自然悬挂,使其不受任何拉力,待指针稳定后,在刻度盘上指针所在位置标注“0”,此为0N刻度线。
2. 确定5N刻度线:将重5N的标准物体挂在弹簧下端,待弹簧静止、指针位置稳定后,在该位置标注“5N”,此为最大测量值刻度线(已知该拉力在弹簧弹性限度内)。
3. 划分分度值刻度:计算0N到5N之间的等份数:$ \frac{5\,\mathrm{N}}{0.2\,\mathrm{N}} = 25 $,将0N与5N刻度线之间的长度均匀划分成25等份,每一等份对应0.2N,依次标注出0.2N、0.4N、……、4.8N的刻度线。
4. 刻度均匀的原因:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,即拉力的变化量与弹簧伸长量的变化量比值恒定,因此相邻相同拉力差对应的弹簧伸长量相同,刻度均匀分布。
【答案】
制作及刻度确定步骤:
1. 把弹簧自然悬挂,指针所在位置标注为“0”刻度线(对应0N);
2. 将5N的标准物体挂在弹簧下端,指针稳定后,标注该位置为“5N”刻度线;
3. 将0N与5N刻度线间的长度均匀分成25等份,每一等份对应0.2N,依次标注出0.2N、0.4N……4.8N的刻度线,完成弹簧测力计制作。
刻度均匀的原因:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,相同拉力变化对应的伸长量相同,故刻度均匀。
【知识点】
1. 弹簧测力计原理
2. 刻度标定方法
【点评】
本题通过实操探究的形式,考查对弹簧测力计核心工作原理的理解与应用。需掌握基准刻度的确定逻辑,以及根据分度值计算等份数的方法,理解刻度均匀的本质是弹簧的线性形变特性,有助于深化对测量工具制作原理的认知。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先,我们要明确弹簧测力计的核心工作原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比($F = kx$,其中$k$为弹簧的劲度系数,$x$为伸长量)。
思考步骤如下:1. 分析截短弹簧后的变化:弹簧断裂截短后,其劲度系数$k$会变大(因为弹簧越短,相同拉力下的伸长量越小,由$k = \frac{F}{x}$可知,$x$减小则$k$增大)。2. 推理直接测量的误差:修复时仅修正了0刻度,但原刻度是按原弹簧的劲度系数标注的,当施加相同真实拉力时,修复后弹簧的伸长量比原弹簧小,按原刻度读取的示数会比真实值偏小。3. 思考准确测量的方案:要让修复后的测力计准确测量,需要根据新的劲度系数重新标定刻度,用已知准确力的标准物体来对应新的刻度位置。
【解析】
1. 分析测量结果的差异:
根据弹簧测力计原理$F = kx$,弹簧截短后劲度系数$k'$大于原弹簧的劲度系数$k_{原}$。修复后仅调整了0刻度,刻度间距仍沿用原标准。当施加真实力$F_{真}$时,修复后弹簧的伸长量$x' = \frac{F_{真}}{k'}$,由于$k' > k_{原}$,所以$x' < x_{原}$(原弹簧在该拉力下的伸长量),按原刻度读取的示数$F_{示} = k_{原}x' < k_{原}x_{原} = F_{真}$,因此直接测量的结果比真实值偏小。
2. 准确测量的操作方法:
① 先将修复后的弹簧测力计修正“0”刻度线的位置,完成调零;
② 选取已知准确重力的标准物体(如1N、2N的标准砝码),依次挂在测力计的挂钩上;
③ 标记出每个标准物体对应的指针位置,重新确定刻度线的间距和对应力的大小,制作新的刻度标识,之后即可用该测力计准确测量力的大小。
【答案】
1. 测量结果与原来不同,直接使用修复后的弹簧测力计测量时,测量结果比真实值偏小;
2. 要准确测量力的大小,需先修正“0”刻度线的位置,再利用已知准确力的标准物体(如标准砝码)重新标定弹簧测力计的刻度线,明确每个刻度对应的力的大小。
【知识点】
弹簧测力计原理、劲度系数的影响因素、测力计刻度标定
【点评】
本题通过弹簧损坏修复的实际情境,考查对弹簧测力计原理的深度理解,需要结合劲度系数的变化推理测量误差,同时引导学生思考解决实际问题的方案,有助于提升逻辑推理能力和实践应用能力。
【难度系数】
0.4