2021年高考物理专题练习：探究弹力和弹簧伸长量的关系0001

1、2021 年高考物理专题练习：探究弹力和弹簧伸长量的关系1.某同学在 “探究弹力和弹簧伸长的关系 ”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂 1 个钩码，静止时弹簧长度为 l1 ，如图 1 所示。图 2 是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（分度值是 1 毫米）上位置的放大图，示数 l1 cm。在弹簧下端分别挂 2个、 3个、 4个、 5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l 2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是 50 g，挂 2 个钩码时，弹簧弹力 F2 N（当地重力加速度2g 9.8 m/s2 ）。要得到弹簧伸长量 x，还需要测量的是 。作出 F x 曲线，得到弹力与

2、弹簧伸长量的关系。2.某同学用如图甲所示的装置做探究弹力和弹簧伸长量的关系 ”的实验。1）图乙是该同学描绘的弹力 F 与弹簧的伸长量 x 的关系图线，图线的 AB 段明显偏离直线 OA ，造成这种现象的原因是 。（2）若另一名同学最终实验只知道挂1 个 50 g 的钩码弹簧总长是 11 cm，挂 3 个 50 g 的钩码弹簧总长是 13 cm，则弹簧的原长是 ，弹簧的劲度系数是 （重力加速度 g 10 m/s2 ）3. 某同学做 “探究弹力与弹簧伸长量的关系 ”的实验。（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在 方向（填 “水平”或“竖直 ”）。（2）弹簧自然悬

3、挂，待弹簧 时，长度记为 L0 ，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx ；在砝码盘中每次增加 10 g砝码，弹簧长度依次记为 L1至 L6 ，数据如表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为 。由表可知所用刻度尺的分度值为3）如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与的差值（填 “L0 ”或“Lx ”）4）由图可知弹簧的劲度系数为N/m ；通过图和表中数据可知砝码盘的质量为2g（结果保留两位有效数字， g 取 9.8 m/s2 ）。4. 如图甲所

4、示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹 簧弹力与弹簧伸长量的关系。C.a 的劲度系数比 b 的小B. a 的劲度系数比 b 的大（1）实验中还需要的测量工具有： 。（2）如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴表示的是钩码质量m，横轴表示的是弹簧的形变量 x。由图可知弹簧的劲度系数k N/m （重力加速度 g 取 9.8 m/s2 ）。（3）如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和 b，画出弹簧弹力 F 与弹簧长度 L的关系图像。则下列说法中正确的是 D. 弹力与弹簧长度成正比5. 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧 弹力与弹簧伸

5、长量的关系。1）为完成实验，还需要的实验器材有：2）实验中需要测量的物理量有： _3）图乙是弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的关系图线，由此可求出弹簧的劲度系数为N/m 。图线不过原点是由于 4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：x、F ）对应的点，作出 F 与 x 的A. 以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（ 关系图像；B. 记下弹簧不挂钩码时其下端对应的刻度尺上的刻度l0 ；C. 将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一个刻度 尺；D. 依次在弹簧下端挂上 1个、 2个、 3个、 4个 钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端 所对应的刻度，并记录在表格内

6、，然后取下钩码；E. 以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数式，如果 不行，则考虑二次函数式；F. 解释函数表达式中常数的物理意义；G. 整理仪器。 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： 。6. 图甲为某物理兴趣小组探究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系的实验装置,刻度尺的分度值为 1 mm 。（1）刻度尺上端与铁架台横杆相齐处为0 刻线,图中刻度尺上指针所指位置的读数为cm 。N/m, 原长为(2) 根据测得的实验数据画出了如图乙所示的图象,弹簧的劲度系数为cm。(3) 若用该弹簧制作弹簧测力计 ,则弹簧长度为 2.50 cm 时,对应的刻度应该标成 N。7. 某同

7、学在做探究弹力跟弹簧长度的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置所用的 钩码每个的质量都是 30 g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5 个钩码逐个挂在N/m.(1) 由以上实验数据求得弹簧的劲度系数k弹簧的下端，每次都测出相应弹簧的长度，将数据填在了下面的表中(弹力始终未超过弹(2) 由以上实验数据得出弹簧弹力大小 F 与长度 L 的关系式为 对应的函数关系图线与横轴 (长度 L)的交点代表 8. 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下

8、垂时，指针指示的刻度数值记作l0 ，弹簧下端挂一个 50 g 的钩码时，指针指示的刻度数值记作l1 ； ；挂七个 50 g 的钩码时，指针指示的刻度数值记作 l7 .(1) 下表记录的是该同学已测出的 6 个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号 分别是 和 测量记录表代表符号l0l1l2l3l4l5l6l7刻度读数/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中， l3和l7 两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中(3) 为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值： d1 l4 l0 6.90 cm， d2 l

9、5 l1 6.90 cm， d3 l6 l2 7.00 cm .请你给出第四个差值： d4 cm.(4) 根据以上差值，可以求出每增加 50 g钩码弹簧的平均伸长量 l. l 用 d1、d2、d3、d4表示的式子为 l ，代入数据解得 l cm.2(5) 弹簧的劲度系数 k N/m( g取 9.8m/s2)参考答案1. 答案： 25.85； 0.98；弹簧原长解析：刻度尺的分度值是 1 mm，读数要估读到 0.1 mm ，所以读数是 25.85 cm。两个钩码 的重力 G2 2mg 2 50 0.001 9.8N 0.98N ，所以弹簧弹力 F2 0.98 N 。弹簧的伸长量 = 弹簧长度 弹

10、簧的原长，所以还需要测量不挂钩码时弹簧的长度，即需要测量弹簧的原 长。2. 答案：（ 1）弹簧的形变超过了弹簧的弹性限度（2）10 cm； 50 N/m解析：（ 1）根据 k FxF 知，斜率变小， k 变小，弹簧的形变超过了弹簧的弹性限度。 x（2）设弹簧的原长为 x0，劲度系数为 k，根据胡克定律有： 0.05 10N k（0.11m x0） 和3 0.05 10N k （0.13m x0 ） ，可解得： x0 10 cm，k 50N/m 。3. 答案：（ 1）竖直2）静止； L3 ； 1 mm3) Lx（4）4.9；10解析：（ 1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线

11、和刻度尺都应在 竖直方向。（2）弹簧自然悬挂，在弹簧晃动时测量无意义，待弹簧静止时，测量的数据较准确；由表 中数据可知 L3的数值记录不规范，用刻度尺测量长度时要估读到分度值的下一位，故所用 刻度尺的分度值为 1 mm。3）由题图可知砝码质量为 0 时 x 等于 0，所以横轴是弹簧长度与 Lx 的差值。4）结合题图可知弹簧的劲度系数为360 10 3 9.8N/m4.9 N/m12 10弹簧下端挂上砝码盘时的拉力 F盘=k（Lx L0） 0.098 N所以砝码盘质量 m 0.098 kg 0.01kg 10g 。 g g 9.84. 答案：（ 1）刻度尺 （2）4.9（3）B解析：（ 1）根据

12、实验原理知，还需要测量弹簧的长度，所以还需要刻度尺。k（2）由胡克定律知， F mg kx，则 m x,m x 图线的斜率为弹簧的劲度系数与重力g加速度的比值，可求出 k 4.9 N/m 。（3）F L图像的横截距表示弹簧原长，斜率表示弹簧的劲度系数，由图像可知F与 L不成正比， a的原长比 b的短， a的劲度系数比 b 的大，故选 B。5. 答案：（ 1）刻度尺（2）弹簧的弹力与对应的伸长量（3）200；弹簧自重的影响（4）CBDAEFG解析：（ 1）根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量。（2）根据实验原理，实验中需要测量的物理量有挂不同个数钩码时弹簧的弹力、弹簧对应的伸长量。

13、（3）根据图像中 （0.5 cm，0）和（3.5 cm，6 N） 两个点，由 F k x可得 k 200 N/m ；由于弹簧自重的影响，使得弹簧在不受外力时就有形变量。（4）操作步骤的先后顺序为 CBDAEFG 。6. 答案： （1）2.80（2）300；2.00（3）1.5解析： （1）根据刻度尺读数规则 ,可知图中刻度尺上指针所指位置的读数为2.80 cm。（2） 根据弹簧所受拉力 F 随弹簧长度 L 的变化关系图线知 ,图线在横轴的截距为弹簧原长 ,原长为 2.00 cm,图线的斜率等于弹簧的劲度系数 ,k 300 N/m 。（3）若用该弹簧制作弹簧测力计 ,则弹簧长度为 2.50 cm

14、 时,弹簧伸长了 0.50 cm,其拉力F kx 1.5 N ,对应的刻度应该标成 1.5 N 。7. 答案： （1）20（2） F 0.2（L 6） N ；弹簧的原长解析： （1）弹簧的劲度系数 k F 20N/mL(2)根据表中所给出的数值，可以写出弹簧弹力大小 F 与长度 L 的关系式 F 0.2(L 6) N ； 对弹力与弹簧长度变化关系的分析，图线跟坐标轴交点，表示弹力为零时弹簧的长度，即 为弹簧的原长8. 答案： (1)l5;l 6(2)6.85(6.84 6.86);14.05(14.04 14.06) (3)l7 l3 ;7.20(7.18 7.22)(4)d1d2 d3 d4 ;1.7516(5) 281毫米读数时，应估读到毫米的十分位，故解析： (1)根据题意知，刻度尺的最小刻度为