2 第3章 第1节 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-课后达标检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册教用Word(人教版)

1．(2025·江苏盐城市合格考模拟)用如图所示的实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”。现将弹簧竖直悬挂，自然下垂，此时弹簧下端记为测量起点，挂一个钩码后弹簧下端下移的距离为x；若再挂上一个相同的钩码，弹簧下端再次下移的距离(　　) A.大于x B．等于x C．小于x D．等于2x 解析：选B。设一个钩码的质量为m，挂一个钩码时，根据胡克定律可知F＝mg＝kx，若再挂上一个相同的钩码，则有F′＝2mg＝kx′，可得x′＝2x，可知弹簧下端再次下移的距离Δx＝x′－x＝x。 2．某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和其长度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。通过分析数据得出实验结论。 (1)钩码静止时所受重力的大小__________(选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧弹力的大小。 (2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧的长度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。弹簧的劲度系数k＝________N/m。(结果保留小数点后1位) (3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力，这对弹簧劲度系数的测量结果____________(选填“有影响”或“无影响”)。 解析：(1)根据平衡条件可知，钩码静止时所受重力的大小等于弹簧弹力的大小。 (2)根据胡克定律有F＝kx＝k(L－L0)，所以图线的横截距表示弹簧原长L0，斜率表示劲度系数，即L0＝10.0 cm，k＝＝N/m＝40.0 N/m。 (3)根据前面分析可知，弹簧自重体现在图线会出现横截距，但对图线的斜率无影响，所以对弹簧劲度系数的测量结果无影响。 答案：(1)等于　(2)40.0　(3)无影响 3．(2025·天津北辰区期中)某实验小组利用如图甲所示实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”，他们的实验步骤如下： A．将铁架台固定于水平桌面上，按图甲所示安装好实验装置； B．以弹簧弹力F(弹簧下端所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧伸长的长度x(x＝L－L0)为横坐标，用描点法作图，画出F－x图线，如图乙所示； C．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记录钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度L，然后取下钩码； D．记下弹簧自由下垂时，其下端在刻度尺上的刻度L0； E．根据图像写出弹簧弹力F与伸长量x的关系式，得出弹力与伸长量的规律，分析函数表达式中常数的物理意义。 (1)请按实验操作的先后顺序排序：A________E。 (2)另一个小组在实验步骤D的操作中，将同一弹簧水平放置测出其自然长度L0′，然后竖直悬挂完成实验。他们得到的F－x图线用虚线表示，前面小组得到的F－x图线用实线表示。如图所示的图线最符合实际的是______________(填选项字母)。 解析：(1)安装好实验装置后，记下弹簧自然下垂时下端所对应的刻度，接下来开始实验操作记录数据，根据数据作出图像，最后得出结论，故正确顺序为ADCBE。 (2)弹簧竖直悬挂时，弹簧在自身重力作用下要伸长，即竖直悬挂时弹簧的原长比水平放置在桌面上所测原长要长，即该小组还未挂钩码弹簧就有了一定的伸长量，图线应与横轴交于正半轴，两种情况下弹簧的劲度系数相同，两图线平行，C正确。 答案：(1)DCB　(2)C 4．(2025·山东泰安市期中)如图甲所示，弹簧一端固定于深度h＝0.35 m的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内)，现要测出弹簧的劲度系数k。实验小组的同学将小筒竖直固定，在弹簧下端悬挂钩码，改变所挂钩码的个数，测出筒外弹簧的长度l，所挂钩码的重力记为F，作出的F－l图线如图乙所示，试回答下列问题： (1)弹簧的劲度系数k＝____________N/m。若考虑弹簧自身的重力，则上述弹簧的劲度系数测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 (2)未悬挂钩码时，竖直小筒内弹簧的长度l0＝____________m。 解析：(1)弹簧的劲度系数k＝＝＝ N/m＝100 N/m；弹簧自身的重力对劲度系数的测量无影响，所以上述弹簧的劲度系数测量值等于真实值。 (2)由题图乙可知，当l＝0时，弹力F＝10 N，此时弹簧的伸长量x＝h－l0，根据胡克定律有F＝kx，代入数据，解得l0＝0.25 m。 答案：(1)100　等于　(2)0.25 5．(2025·山东临沂市期中)某同学利用图甲所示装置做“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验。 (1)下列说法正确的是____________。 A．实验前，必须先把弹簧水平放置测量其原长 B．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力 C．本实验说明弹簧弹力与弹簧的长度成正比 D．弹簧下端悬挂钩码越多越好 (2)该同学在实验过程中，每次都待弹簧处于静止状态时读出弹簧的长度。 (3)该同学根据记录的数据进行处理，描绘出弹簧的弹力F与弹簧长度l的图像如图乙所示，根据图像可知弹簧的原长l0＝________cm，弹簧的劲度系数k＝____________N/m。 解析：(1)为了消除弹簧自身重力的影响，实验前，应该先把弹簧竖直放置测量其原长，故A错误；为了更好地找出弹力与形变量之间的规律，应逐一增挂钩码，记下每增加一个钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重力，故B正确；本实验说明弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧的长度不是正比关系，故C错误；为了保证弹簧处于弹性限度内，弹簧下端悬挂钩码不能太多，故D错误。 (3)根据胡克定律，外力F与弹簧长度l的关系为F＝k(l－l0)，可知F－l图像的横轴截距等于弹簧的原长，则有l0＝10 cm，F－l图像的斜率等于弹簧的劲度系数，则有k＝ N/m＝50 N/m。 答案：(1)B　(3)10　50 6．(2025·浙江嘉兴市期中)如图甲所示，用铁架台、刻度尺、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的关系实验。 (1)某次弹簧上的指针在刻度尺上对应的位置如图甲所示，该处的读数为__________cm。 (2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码的质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图乙可知：图线不通过坐标原点可能的原因是______________； 弹簧的劲度系数k＝____________N/m(重力加速度g取10 m/s2)。 (3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b得到弹簧弹力F与弹簧长度L的关系图像。下列说法正确的是____________。 A．弹力与弹簧长度成正比 B．a的原长比b的长 C．a的劲度系数比b的小 D．a的劲度系数比b的大 解析：(1)题图甲中刻度尺的分度值为0.1 cm，由刻度尺上对应的位置可知读数为18.00 cm。 (2)由题图乙可知，当m＝0时，x大于0，说明没有挂钩码时弹簧伸长，其原因是弹簧自身存在重力；根据胡克定律结合题图乙数据可得k＝＝＝ N/m＝5 N/m。 (3)根据胡克定律可知弹力与弹簧的形变量成正比，弹力与弹簧长度不成正比，故A错误；根据胡克定律可得F＝k(L－L0)，可知F－L图像的横轴截距等于弹簧原长，F－L图像的斜率表示弹簧的劲度系数，由题图丙可知a的原长比b的短，a的劲度系数比b的大，故B、C错误，D正确。 答案：(1)18.00　(2)弹簧自身存在重力　5　(3)D 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $