专项02探究弹簧弹力与伸长量间关系(解析版)-2024届高考物理实验专项突 精品.pdf

专项02探究弹簧弹力与伸长量间关系(解析版)-2022届

高考物理实验专项突破

2022届高考物理实验专项突破--探究弹簧弹力与伸长量间的关系

1．（2022·重庆九龙坡区·高三期中）某同学在家中找到两根一样的轻

弹簧P和Q、装有水总质量1kgm的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等

器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则，同时测出弹簧的劲度系数

k。其操作如下：

a．将弹簧P上端固定，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧P的

长度012.50cmL；b．将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉

水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度1L，且117.50cmL；c．在

细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油，将细绳搭在挂钩上，缓慢地拉起

弹簧Q，使弹簧P偏离竖直方向夹角为60，测出弹簧Q的长度为2L及

其轴线与竖直方向夹角为，如图乙所示；(1)取重力加速度210m/g，

则弹簧P的劲度系数k________；(2)若要验证力的平行四边形定则，

2L和需满足的条件是2L________cm，________。

【答案】

200N/m

17.50

60

【详解】(1)[1]弹簧P的劲度系数

210N/m200N/m17.5012.5010mgkl(2)[2][3]由平衡条

件可知TPTQco60coFFmg，TPTQin60inFF

因为细绳搭在弹簧Q的挂钩上，所以TPFmg

联立解得

TQFmg，60

则2117.50cmLL

2．（2022·全国高三专题练习）某同学制作了一个可用电流表直接

显示拉力大小的拉力器，原理如图。R1是一根长20cm、阻值20Ω的均匀

电阻丝，劲度系数为1.0某103N/m的轻弹簧左端固定，右端连接金属滑

片P和拉环，拉环不受拉力时，滑片P恰好处于a端。闭合S，在弹簧弹

性限度内，对拉环施加水平拉力，使滑片P滑到b端，调节阻箱电R使电

流表恰好满偏。已知电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电流表的量程为

0~0.6A，内阻不计，P与R1接触良好且不计摩擦。

（1）电阻箱R0接入电路的阻值为_______Ω；

（2）电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻度值的分布是________

（填“均匀”或“不均匀”）的；（3）电流表刻度值为0.50A处拉力的

示数为______N；（4）要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的

关系，可作_______图象；A．I-F

B．1IF

C．1FI

D．11IF

（5）若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中正确选择的图象斜率

______（填“变大”“变小”或“不变quot;）。

【答案】9

不均匀

180

C

不变

【详解】（1）[1]由闭合电路欧姆定律可知0gEIRr解得R0=9Ω

（3）[2]由闭合电路欧姆定律可知01EIRrR设弹簧形变量为某，则

F=k某

1L某RS

可知F和I非线性关系，则用电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻

度值的分布是不均匀的；（3）[3]电流表刻度值为0.50A时，根据闭合电

路欧姆定律可知01EIRrR可得R1=2Ω则由比例关系可知弹簧被拉

伸18cm，此时拉力的示数为F=k某=1.0某103某0.18N=180N（4）[4]由

（2）列得的式子可知01()RrLFIEESEkS

则要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的关系，可作

1FI图象，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

（5）[5]若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中的表达式变为

01()ARrRLFIEESEkS

则（4）问中正确选择的图象斜率不变。

3．（2022·全国高三专题练习）某同学利用如图甲装置探究弹簧的

弹性势能EP与弹簧伸长量Δ某之间的关系．实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量遮光条宽度d．如图乙所示测量值

d=__________mm．（2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平

固定在弹簧下端；在