用金屬絲製成的線材(如鋼絲、鋼筋)受到拉力會伸長,17世紀英國物理學家胡克發現:金屬絲或金屬桿在**限度內它的...
問題詳情:
用金屬絲製成的線材(如鋼絲、鋼筋)受到拉力會伸長,17世紀英國物理學家胡克發現:金屬絲或金屬桿在**限度內它的伸長的長度與拉力成正比,這就是著名的胡克定律,這一發現為後人對材料的研究奠定了重要基礎.現在一根用新材料製成的金屬桿,長為5m,橫截面積0.4cm2,設計要求它受到拉力後的伸長的長度不超過原長的,問最大拉力多大?由於這一拉力很大,杆又較長,直接測量有困難,但可以選用同種材料製成的樣品進行測試,通過測試取得數據如下:
長 度 |
拉力
伸長 截面積 | 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 |
1m | 0.10cm2 | 0.02cm | 0.04cm | 0.06cm | 0.08cm |
(1)測試結果表明線材受拉力作用後伸長與材料的長度成 比,與材料的橫截面積成 比.
(2)上述金屬桿承受的最大拉力為 N.
【回答】
解:
(1)由表格知:
當受到的拉力F、橫截面積S一定時,伸長量x與樣品長度L成正比,①
當受到的拉力F、樣品長度L一定時,伸長量x與橫截面積S成反比,②
當樣品長度L、橫截面積S一定時,伸長量x與受到的拉力F成正比,③
由1、2的結論,線材受拉力作用後伸長與材料的長度成正比,與橫截面積成反比.
(2)由①②③三個結論,可以歸納出,x與L、S、F之間存在一定量的比例關係,設這個比值為k,那麼有:
④
根據圖表提供數據代入解得:
=
由題意知:待測金屬桿M承受最大拉力時,其伸長量為原來的,即5×10﹣3m;
此時S=0.4cm2=4×10﹣5m2,L=5m;代入上面的公式④得:
解得:
F=5×103N
故*為:(1)正、反;
(2)5×103.
知識點:專題十三 中學物理實驗
題型:計算題