【同步】物理人教版必修1：第三章　1　第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系　胡克定律习题

第2课时实验：探究弹簧弹力与形变量的关系胡克定律课时对点练[分值：70分][1~4题，每题5分]1.(2024·南京市秦淮中学高一期中)一轻质弹簧原长为8cm，在4N的拉力作用下伸长了2cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为()A.2.5cm/N B.40N/mC.0.5cm/N D.200N/m答案D解析由胡克定律可得k＝Fx＝40.02N/m＝2002.(2024·邵阳市高一期中)如图所示，重力为6N的物体挂在轻质弹簧的下端时，弹簧伸长了0.03m。现换用另一个重力为12N的物体挂在该弹簧的下端(形变仍在弹性限度内)，这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是()A.0.03m100N/mB.0.04m200N/mC.0.05m100N/mD.0.06m200N/m答案D解析根据胡克定律F＝kx可得，弹簧的劲度系数k＝F1x1＝60.03N/m＝200N/m，重力为12N的物体挂在弹簧的下端，弹簧的伸长量x2＝3.如图所示，轻质弹簧的两端在两等大拉力F＝2N的作用下，伸长了2cm(在弹性限度内)。下列说法正确的是()A.弹簧的弹力为2NB.弹簧的弹力为4NC.该弹簧的劲度系数为50N/mD.该弹簧的劲度系数为25N/m答案A解析轻质弹簧的两端均受2N的拉力作用，弹簧的弹力为F弹＝2N，A正确，B错误；根据胡克定律得弹簧的劲度系数为k＝Fx＝20.02N/m＝100N/m，4.(多选)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，以下说法正确的是()A.在弹簧下端挂钩码时，不能挂太多钩码，以保证弹簧处于弹性限度内B.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量C.弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺应竖直固定在弹簧附近D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比均相等答案AC解析在弹簧下端挂钩码时，不能挂太多钩码，以保证弹簧处于弹性限度内，故A正确；用直尺测得弹簧的长度减去弹簧原长即为弹簧的伸长量，故B错误；弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺应竖直固定在弹簧附近，故C正确；拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不一定相同，故D错误。5.(6分)(来自鲁科教材)在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中，得到如图所示的图像。根据此图像可求出该弹簧的原长为cm，弹簧的劲度系数为N/m。

答案850解析由题图知，当l＝8cm时，F＝0，即弹簧原长为l0＝8cm；当l＝16cm时，F＝4N。根据胡克定律F＝kx＝k(l－l0)得k＝Fl−l0＝6.(10分)(2024·江西省高一期中)某同学用图甲装置做“弹簧的弹力与伸长量之间的关系”实验。(1)(4分)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(选填“上端”或“下端”)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)(4分)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(保留一位小数)，由图像可知：在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成。

(3)(2分)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。答案(1)上端15.10(2)312.5正比(3)弹簧超出了弹性限度解析(1)零刻度应与弹簧的上端对齐。由题图乙可知该刻度尺的分度值为1mm，估读一位，则弹簧的长度L0＝151.0mm＝15.10cm。(2)由题图丙可得劲度系数k＝250.08N/m＝312.5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)图像出现弯曲说明弹簧的弹力与弹簧的伸长量不再成正比，原因是弹簧超出了弹性限度。[7题6分]7.(2023·西安市第三中学高一期中)如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图像。根据图像可知()A.弹簧的劲度系数为1.5N/cmB.弹簧的劲度系数为1.5N/mC.弹簧的原长为2cmD.若给弹簧施加一个大小为3N的作用力，弹簧的长度一定为8cm答案A解析从题图可以看出，L＝6cm时，F为0，故该弹簧的原长为6cm，C错误；根据胡克定律有k＝ΔFΔL＝610−6N/cm＝1.5N/cm，即弹簧的劲度系数为1.5N/cm，A正确，B错误；作用力为3N时，弹簧的形变量为ΔL'＝F'k＝31.5cm＝2cm8.(10分)(2024·广东省深圳中学高一期中)用铁架台、带挂钩的不同弹簧若干、50g的钩码若干、刻度尺等，安装如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系。(1)(2分)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(选填“水平”或“竖直”)方向。

(2)(6分)由图乙可知劲度系数较大的是弹簧(填“A”或“B”)；还可算出B弹簧的劲度系数为N/m(保留三位有效数字)。若把两个弹簧分别制作成弹簧测力计，(填“A”或“B”)的灵敏度更高。

(3)(2分)若某同学做实验时，误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图，则该同学所作图像得到的劲度系数将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

答案(1)竖直(2)A10.0B(3)不变解析(1)弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。(2)根据胡克定律有k＝ΔFΔx，F－x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则可知AB弹簧的劲度系数为k＝20.2N/m＝10.0把两个弹簧分别制作成弹簧测力计，选择劲度系数小的，即B，形变更加明显，更加准确。(3)弹簧原长为L0，弹簧长度当成伸长量，函数关系可得F＝k(L－L0)可知图像斜率仍为劲度系数，不会发生改变。9.(11分)一根轻质弹簧在10.0N的拉力作用下，其长度由原来的5.00cm伸长为6.00cm。则：(弹簧始终在弹性限度内)(1)(5分)当这根弹簧长度为4.20cm时，弹簧受到的压力是多大？(2)(6分)当弹簧受到15.0N的拉力时，弹簧的长度是多少？答案(1)8.00N(2)6.50cm解析弹簧原长L0＝5.00cm＝5.00×10－2m在拉力F1＝10.0N的作用下伸长到L1＝6.00cm＝6.00×10－2m根据胡克定律得F1＝kx1＝k(L1－L0)解得弹簧的劲度系数k＝F110.0(6.00−5.00)×10−2N/m＝1.00×(1)设当压力大小为F2时，弹簧被压缩到L2＝4.20cm＝4.20×10－2m根据胡克定律得，压力大小F2＝kx2＝k(L0－L2)＝1.00×103×(5.00－4.20)×10－2N＝8.00N。(2)设弹簧的弹力大小F＝15.0N时弹簧的伸长量为x，由胡克定律得x＝Fk＝15.01.00×103m＝1.50此时弹簧的长度为L＝L0＋x＝6.50cm。[7分]10.(2024·安阳市高一期中)如图所示为锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40cm，某人用300N的力把它们拉长至1m，则()A.