2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)课时跟踪练-实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系(分值:46分)温馨提示:此系列题卡,非选择题每空2分,分值不同题空另行标注1.(6分)(2025·天津市环城四区模拟)某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。再以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出F-L图像,如图乙所示。由图像可知:(1)弹簧自由下垂时的长度L0=cm(保留3位有效数字)。

(2)弹簧的劲度系数k=N/m(保留3位有效数字)。

(3)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,以下说法正确的是(请将正确答案对应的字母填在横线上)。

A.应该先把弹簧水平放置测量其原长B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,弹簧应保持竖直状态C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读数D.实验中弹簧的长度即为弹簧的伸长量2.(6分)(2025·广西梧州模拟)某同学用图甲装置做“探究弹簧的弹力与伸长量之间的关系”实验。(1)图示实验装置中,刻度尺保持竖直,为了便于直接读出弹簧的长度,刻度尺的零刻度应与弹簧的上端对齐;不挂钩码时指针所指刻度尺的位置如图乙所示,则此时弹簧的长度L0=cm。

(2)改变所挂钩码的个数,进行多次实验,记录每次所挂钩码的质量m及弹簧的长度L,根据F=mg求得弹力(g为重力加速度),根据x=L-L0求出弹簧伸长量,根据求得的多组F、x作F-x图像,如图丙所示。由图像可求得弹簧的劲度系数为k=N/m(保留1位小数),由图像可知:在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比。

(3)若该同学重新实验,实验时多用了几个钩码,作出的F-x图像出现了弯曲现象。造成这种现象的原因是。

3.(8分)(2025·广东肇庆高三期中)某同学在研究性学习中,利用所学的知识设计了如下的实验:一轻弹簧一端固定于某一开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内),如图甲所示,如果本实验所用刻度尺的零刻度线恰好与弹簧左端对齐,在弹簧右端安装一个指针指向刻度尺,该同学通过改变细线上所挂钩码(未画出)的个数来改变弹簧的长度l,现将测量数据记录在表中,现要求在图乙中画出F-l图线,并利用测量数据及描绘出的图线,对弹簧的有关特性进行研究,重力加速度g=10m/s2。m/kg1.02.03.04.0l/cm25.0035.0045.0055.00(1)根据题目要求在图乙中画出F-l图线。(2分)(2)弹簧的劲度系数为k=N/m,原长为l0=cm(以上两空保留3位有效数字)。

(3)对于该实验下列说法正确的是。

A.弹簧自重对实验结果产生了误差B.定滑轮与细线存在摩擦力会引起误差C.在弹性限度内弹力F与弹簧长度l成正比4.(8分)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03cm,ΔL2=6.08cm,ΔL3=cm,压缩量的平均值ΔL=ΔL1+ΔL(2)上述ΔL是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量。(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80m/s2,该弹簧的劲度系数为N/m(结果保留3位有效数字)。5.(10分)(2025·山西吕梁高三月考)某实验小组要探究弹簧的弹力与伸长量的关系,重力加速度为g。(1)小王同学的弹簧较短,他将两个完全相同的弹簧串接悬挂在铁架台上进行实验,如图甲所示,刻度尺竖直放置,刻度尺零刻度与弹簧1上端对齐,某次悬挂钩码后,指针A所指的位置如图乙所示,则此时弹簧1的长度为cm;多次改变钩码的质量m,记录对应的指针A、B所指刻度尺的刻度值L1、L2,求出弹簧1、2每次的伸长量x1和x2,在同一x-m坐标系中描点作图,发现两弹簧的x-m图像平行并不重合,不重合的原因是;若图像的斜率为k1,则弹簧的劲度系数为。

(2)小李同学的弹簧较长,他用图丙所示装置做实验,多次改变挂盘中砝码的质量m,测得多组m及对应的距离传感器到挂盘的距离h,作出m-h图像,图像的斜率绝对值为k2,则弹簧的劲度系数为,未考虑挂盘的质量,对实验的结果(选填“有”或“没有”)影响。

6.(8分)(2025·安徽淮南模拟)实验小组利用图甲所示装置探究弹力与弹簧形变量的关系。重物放在水平放置的电子秤上面,轻质弹簧一端与重物相连,另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连,调整滑轮1的位置,使其下方的细线处于竖直状态。初始时,细线各部分均伸直但无张力,滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺,调整刻度尺的高度,使其零刻度线恰与细线N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N,分别记录端点N移动的距离x及对应的电子秤的示数m,如下表所示。x/cm51015202530m/kg3.53.02.42.01.51.0(1)以电子秤的示数m为纵轴,端点N移动的距离x为横轴建立的坐标系,如图乙所示,请在坐标系中描点画出m-x图像。(2分)(2)小组查得当地的重力加速度g=9.8m/s