2025年高中物理同步练习 实验 探究弹簧弹力与伸长量的关系（解析版）.docx

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实验探究弹簧弹力与伸长量的关系同步练习

一、实验题

1．（2024·全国高一专题练习）某同学利用如图甲所示的装置做实验，探究弹簧弹力与形变量的关系。

实验得到如图乙所示弹力F与弹簧长度l关系图线（不计弹簧重力），该弹簧原长______cm。实验得出弹簧弹力与形变量成正比，该弹簧的劲度系数____N/m。

【答案】450

【详解】

[1]根据图乙所示弹力F与弹簧长度l关系图线可知，当弹力为零时弹簧的长度即为弹簧原长，即l0=4cm

[2]根据胡克定律

代入数据解得50N/m

2．（2015·重庆高三开学考试）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，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．（以下结果保留两位有效数字）

（1）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值．首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L=20．00cm，利用测量工具b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__________.

（2）下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录，某同学根据表格作出F—x图象．（如图乙所示）由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k值为_______N/m

拉力F/N

5．0

10．0

15．0

20．0

25．0

伸长量x/cm

1．60

3．20

4．80

6．40

8．00

（3）这种橡皮筋的Y值等于__________.

【答案】毫米刻度尺3.1×102

【详解】

试题分析：（1）从读数L=20．00cm中可得a为毫米刻度尺

（2）根据可知，图象的斜率大小等于劲度系数大小，由图象求出劲度系数为．

（3）根据表达式得：．

3．（2024·韩城市西庄中学高三月考）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B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m与每根弹簧的伸长量x，可描绘出如图丙所示的图像，由图像可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数k2＝________N/m；(取重力加速度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，挂上第________个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧Ⅱ的劲度系数________(选填“有”或“没有”)影响(弹簧Ⅱ的弹性限度足够大)．

【答案】(1)11.50；(2)28；(3)5；没有；

【详解】

（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的形变量为时，拉力：F=4×0.05×9.8=1.96N，根据胡克定律知，，（3）由图象中的数据可知，当弹簧I的伸长量超过14cm时，对应的拉力是1.96N，所以其劲度系数：，弹簧I的伸长量超过17cm时，对应的拉力：，则有，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Ⅱ的图线仍然是直线，说明对测量弹簧Ⅱ的劲度系数没有影响．

【点睛】刻度尺的读数需估读，需读到最小刻度的下一位．通过弹簧Ⅱ弹力的变化量和形变量的变化量可以求出弹簧Ⅱ的劲度系数．根据弹簧Ⅰ形变量的变化量，结合胡克定律求出劲度系数，然后求出17cm时对应的弹力，求出钩码的个数．

4．（2024·海口市第四中学高三月考）在做“探究弹簧弹力与弹簧形变的关系”实验时：

①甲同学将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端施加竖直向下的外力，通过实验得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系，此操作对实验结果产生影响的原因是__________________．

②乙同学按正确操作步骤进行实验，但未测量弹簧原长和形变量，而是每次测出弹簧的总长度，并作出外力与弹簧总长度的关系图线如图所示，由图可知，该弹簧的原长为_________；该弹簧的劲度系数为_________．

③丙同学通过实验得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系图线如图所示，造成图线后来弯曲的原因是__________________．

【答案】弹簧自身有重量10cm50N/m外力已超过弹性限度

【详解】

①由于弹簧自身重力的影响，弹簧竖直悬挂时，弹簧在没有外力的情况下已经伸长了一段距离，故作出的F-x图像不过坐标原点；

②由图线和坐标轴交