2020高考物理 实验专题：探究弹力与弹簧伸长的关系（含答案）

1. (多选)在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，关于操作步骤的先后顺序，下列说法正确的是(　　)

A．先测量原长，后竖直悬挂

B．先竖直悬挂，后测量原长

C．先后顺序对实验结果无影响

D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重

答案　BD

2. 如图所示是描述某根弹簧的伸长量与所受拉力之间的关系图象，下列关于这根弹簧的说法正确的是(　　)

A．弹簧的劲度系数是2 N/m

B．弹簧的劲度系数是2×103 N/m

C．当受到800 N的拉力作用时，弹簧的长度是40 cm

D．当弹簧伸长量为20 cm时，弹簧产生的拉力是200 N

答案　B

3. 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，如图甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度值是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l2、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g取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，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

答案　25.85　0.98　弹簧原长

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__________________。

(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，F)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：________。(填字母)

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

5. 为了探究弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象。

(1)从图象上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为___________________________________。

(2)甲、乙弹簧的劲度系数分别为______________N/m和________N/m(结果保留三位有效数字)；若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧______(填“甲”或“乙”)。

(3)从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议。

答案　(1)弹簧的形变量超过其弹性限度　(2)66.7　200　甲　(3)见答：表示弹簧不受力时的长度，即弹簧原长。

(2)图线不过坐标原点，图象的斜率还表示弹簧的劲度系数吗？

答：斜率表示弹簧的劲度系数，不受影响。

答案　(1)见答案　(1)①81.7　②0.012 2

(2)－n图象如图所示

(3)(在～之间均可)

(在～之间均可)

6. 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行研究。

(1)某次测量如图乙所示，指针示数为________ cm。

(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m(重力加速度g＝10 m/s2)。由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

答案　(1)16.00(15.95～16.05均可)

(2)12.5(12.2～12.8均可)　能

7. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________ cm。

(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________。(填选项字母)

A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________________。

答案　(1)6.93(6.92～6.94)　(2)A

(3)超过弹簧的弹性限度

2．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

(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________(填“水平”或“竖直”)方向。

(2)弹簧自然悬挂，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。数据如下表。

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最小分度值为________。

(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________(填“L0”或“Lx”)的差值。

(4)由图可知弹簧的劲度系数为________ N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________ g。(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)

答案　(1)竖直　(2)静止　L3　1 mm　(3)Lx　

(4)4.9　10

8. 某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以和弹簧的下端接触)，如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F－l 图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数k＝________ N/m，弹簧的原长l0＝________。

答案　200　20 cm

9. 斜拉索桥比梁式桥具有更大的跨越能力，是现代大跨径桥梁的重要结构形式，桥的斜拉悬索主要承受拉力。某校研究性学习小组的同学们很想知道斜拉索桥的悬索能承受的最大拉力，但由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律。

(1) 同学们准备像《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物，来完成本实验。但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是__________________________________。

(2)经过同学们充分地讨论，不断完善实验方案后进行实验。最后实验取得数据如下：

分析样品C的数据可知，其所受拉力F(单位：N)与伸长量x(单位：m)之间遵循的函数关系式是F＝____________；对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度____________成正比、与悬索的横截面积的________成正比。

答案　(1)将样品水平放置在光滑水平面上，用滑轮将竖直向下的力变为水平的拉力

(2)2×106x N　平方的倒数　大小

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/85c1ee6232d4b14e852458fb770bf78a65293aa8.html