2021年高考物理模拟题精练1

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）

第一部分物理力学实验

专题1.4探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系（基础篇）

1.（6分）（2020福建泉州质检）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，某同学把两根劲度系数分别

为ki、k2的轻弹簧按如图所示连接起来进行探究。在弹性限度内，将50克的钩码逐个挂在弹簧下端，读出

指针A、B的示数LA和LB并填入了下表。

钩码数1234

LA/CIYI14.7218.7222.6726.75

LB/CITI28.8734.7640.8846.87

（1）该同学认为弹簧灯顶端O必须位于刻度尺的零刻度处，才能利用表格中的数据求出劲度系数我，你

认为他的观点正确吗？答：（选填“正确”或“不正确”）；

（2）从表格数据可以得出：％k2（选填或“<”）；

（3）该同学把这两根弹簧等效视为一根弹簧，接着用钩码数分别为“1”和"3”这两组数据求其等效劲度系数,

求得的结果为N/m（保留2位有效数字，取g=9.8m/s2）。

【参考答案】（1）不正确；（2）<；（3）8.3

【名师解析】

（1）根据胡克定律：F=kAx

该公式也可以写成：AFukAx,所以弹簧kJ顶端O是否位于刻度尺的零刻度处

对测量的结果没有影响，所以该同学的说法是错误的；

（2）由图可知，B的读数为两根弹簧的下端的示数，所以是两根弹簧的长度，所以B的长度的变化是B处

的变化与A处变化的差，结合表中的数据可知，在相等的拉力作用下，弹簧B的形变量较小，由F=kx可

知，一定是B的劲度系数大，即，kiVk"

（3）由表格中的第一列与第三列数据可知，当弹力的变化量AF=1.0N时，

弹簧形变量的变化量为：治二曲都团承⑼池二口田出产。［？。］!!,

△FL.（）

根据胡克定律知：（kL2N/m=8.3N/mo

【思路分析】（1）根据胡克定律分析是否正确；

（2）根据弹簧I形变量的变化量，结合胡克定律求出劲度系数。通过弹簧H弹力的变化量和形变量的变化

量可以求出弹簧n的劲度系数。

（3）由胡克定律即可求出。

解决本题的关键掌握胡克定律，知道F=kx,x表示形变量，以及知道其变形式AF=kAx,Ax为形变量的变

化量。

2.（2019四川第二次“联测促改”）某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验：

①如图所示，将白纸固定在制图板上,橡皮筋一端固定在O点,另一端A系一小段轻绳（带绳结）;将制图板

竖直固定在铁架台上。

②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置Ao；用水平力拉A点，使A点在

新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置Ai；逐步增大水平力，重复5次。

③取下制图板，量出Ai、A2、…各点到O的距离h、12、…量出各次橡皮筋与OAo之间的夹角at、a2、…

1

④在坐标纸上作出cosa』的图像如图。

完成下列填空:

（1）已知重力加速度为g,当橡皮筋与OAo间的夹角为a时，橡皮筋所受的拉力大小为（用g、m、

a表示）。

⑵取g=10m/s2,由图可得橡皮筋的劲度系数k=N/m,橡皮筋的原长10=m。

mg

【参考答案】⑴cosa（2）1000.21

mg

【名师解析】（1）橡皮筋拉力沿竖直方向的分力大小等于钩码重力,Fcosa=mg,F=cosa«

mg1k%1.6-1k

（2）根据胡克定律下=3-10）下=（:059联立解得©050：=7719］一加且斜率为（。）2

22£-22xIO-m>=m^

解得k=100N/m;由题图可知,橡皮筋的原长1（,=0.21m。

3.（2018广东韶关二模）某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物，他对此行为表示强烈

谴责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力。于是他准备了一个节

目中类似的弹弓（如图甲），它每侧固定有两根完全相同的橡胶管。金属弹珠质量为10g,直径为10mm。

图甲图乙田丙

（1）他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验。由于实

验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡皮管，记下它每一次的长

度L及对应的拉力F大小，并在坐标纸画出图乙所示的图象。

为了便于研究，他在老师的启发下将原图象拟合成如图丙所示，请你根据图象，计算出该单根橡胶管的原

长Lo______，劲度系数k。

（2）同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能（动能与最大横截面积的比值）超过IKJ/cn?就可被认定为

枪支，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为Ep=2匕2在一次

测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49cm长。请你估算弹珠离开弹弓时的比动能（n取3,结果保留两位

有效数字）

【参考答案】（1）70N/m34cm

（2）4.2J/cm2

AF112-42

【名师解析】（1）根据胡克定律得，k=——=———二=70N/m，当L=40cm时，F=4.2N,根据

△x0.1

F=k（L-Lo）,代入数据解得Lo=34cm.

（2）当弹弓拉到49cm时，由机械能守恒Ek=4X

弹珠的比动能A。=],

D

S=52，

代入数据解得儿=4.27/cm2

4.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

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F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为N/m.图线不过原

点的原因是由于.

（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：

A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x,用对应的点，并用平滑的曲线连接起来；

B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度/o：

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把刻度尺；

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，然后取下钩码；

E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式.首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑

二次函数；

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：.

【参考答案】（1）刻度尺（2）弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量（或对应的弹簧长度）

（3）200弹簧自身存在重力（4）CBDAEFG

【名师解析】（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

测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量（或对应的弹簧长度）；（3）取图象中

(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入尸=履可得女=200N/m,由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变

量.(4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG.

5.(2018•深圳联考)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。

(1)未挂钩码之前，指针8指在刻度尺如图乙所示的位置上，记为cm；

(2)将质量50g的钩码逐个挂在弹簧I的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量：所挂钩码的质量〃?与每根弹

簧的伸长量x,可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧H的劲度系数而=N/m；(取重

力力口速度g=9.8m/s2)

(3)图丙中，当弹簧I的伸长量超过17cm时其图线为曲线，由此可知，挂上笫个钩码时，拉力已

经超过它的弹性限度，这对测量弹簧H的劲度系数(选填“有”或“没有”)影响(弹簧II的弹性限度足够

大)。

【参考答案】⑴11.50⑵28(3)5没有

【名师解析】(1)刻度尺读数需读到最小刻度的下一位，指针示数为11.50cm；

(2)由图象中的数据可知，弹簧II的形变量为Ax=7.00cm时，拉力：尸=4x0.05+9.8N=1.96N

p196

根据胡克定律知：k?=人=7/乂1n)N/m—28N/m；

ZAA/.VVA1U

(3)由图象中的数据可知I,当弹簧I的伸长量为14cmHj,对应的拉力是L96N,所以其劲度系数：k尸导

196

140战105N/m=14N/m,弹簧I的伸长量为17cm时，对应的拉力尸=14x0.17N=2.38N,n=

2.38

98

加=4.86,由此可知，挂上第5个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这时，弹簧H的图线仍然是直

线，说明对测量弹簧n的劲度系数没有影响。

6.(6分)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。将弹

簧的左端固定在桌面的“0”刻度处，弹簧的右端带有指针。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右

恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分

别记录指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下

KiMii

8

钩码数（个）01234

刻度尺的刻度x/cm10.8012.1513.4616.14

（1）当在弹簧下端挂上3个钩码时，指针所示位置如图所示，请将上表补充完整______

A/wwyyyyyj........................

~~~IIFIIIIIYI|IIIII

1415

（2）已知实验所用单个钩码质量为100g,当地重力加速度为9.8m/s2,则该弹簧的劲度系数为N/m。

（结果保留3位有效数字）

（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较

优点在于：___________________________________

缺点在于：___________________________________

【参考答案】（1）14.80cm；（2）73.4N/m；（3）优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；缺点是:

弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。

【名师解析】（1）因为刻度尺的分度值为1mm,故需要估读到0.1mm,所以当指针在如图所示位置时，弹

簧的长度为14.80cm（.

（2）根据胡克定律可得％=竺=73.4/7/m。

Ar

（3）优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；

缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差.

7.（2017江西师大附中模拟）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，理论与实践都表明k=，其中丫是一个由材料决定的常

数，材料力学上称之为杨氏模量.

（1）.在国际单位制中，杨氏模量y的单位应该是

A.NB.mC.N/mD.Pa

F/N

（2）.有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值.首先利用刻

度尺测得橡皮筋的长度乙=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）.做出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的图像，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=N/m

（4）.这种橡皮筋的Y值等于（Y的数值保留一位有效数字）

【参考答案】（1）.D（2分），（2）.螺旋测微器（2分），

（3）.312.5（2分），（4）.5x106pa（3分）

【名师解析】（l）k的单位为N/m,S/L的单位为m,所以杨氏模量丫的单位应该是N/n?=Pa,选项D正确。

（2）测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a应该是螺旋测微器。

（3）由拉力F与伸长量x的图象斜率可求得该橡皮筋的劲度系数k=312.5N/m。

（4）由k=y—可得Y=kL/S=5xl（）6pa.

L

8.（2018洛阳联考）某实验小组探究弹簧的劲度系数上与其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所

示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针Po、Pi、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、

30、40、50、60圈处：通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，Po指向0刻度。设弹簧下端未

挂重物时，各指针的位置记为xo；挂有质量为0.100kg的祛码时，各指针的位置记为X。测量结果及部分计

算结果如下表所示（〃为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹

簧的自由长度为11.88cm,

PiP2P3P4P5P6

xo(cm)2.044.066.068.0510.0212.01

x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41

n102030405060

Z(N/m)163①56.043.633.828.8

1/Z(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347

（1）将表中数据补充完整：①,②一

刻度尺

T

尸O

O

尸

1

P

2

尸

3

尸

4

尸

尸5

6

磋码

图

(a)

。

〃图像

1次一

画出

纸上

坐标

出的

（b）给

在图

标，

纵坐

1/k为

坐标，

〃为横

（2）以

，该

弹簧

一段

n的

数为

取圈

簧截

的弹

所用

验中

从实

，若

过原点

认为通

以近似

直线可

画出的

（b）中

（3）图

自由长

k与其

系数

劲度

簧的

该弹

N/m；

k=

式为

表达

关系

n的

圈数

与其

数k

度系

的劲

弹簧

为上.

表达式

的关系

度/o

N/m。

.7

①81

（1）

】

答案

【参考

0122

②0.

所示

如图

图像

1/h-〃

（2）

,

1.75

3.47

3

X10

(3)——

n

o

2

2

2

/m。

1.7N

k=8

N解得

=0.98

9.8N

0.1x

,mg=

10m

,20x

m=1

6x10-

m-4.0