第2章 课时测评10 探究弹簧弹力与形变量的关系(word练习)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

**基本信息** 聚焦弹簧弹力实验的系统化训练，通过实验操作、图像分析、误差探究构建完整方法体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础实验操作|2题|毫米刻度尺读数规范、实验步骤优化|从弹簧原长测量到形变量记录，构建实验操作模型| |图像分析应用|3题|F-l图像斜率求劲度系数、截距分析原长|胡克定律数学表达与图像物理意义的转化| |误差因素探究|2题|弹簧自重影响分析、装置竖直/水平放置对比|实验条件对结果的影响评估，培养质疑创新能力| |综合应用拓展|1题|弹簧串接劲度系数计算|单一弹簧规律向多弹簧系统的迁移应用|

课时测评10　探究弹簧弹力与形变量的关系 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1.(10分)(2026·海南海口模拟)物理兴趣小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，实验装置如图甲所示，然后按如下步骤进行实验： (1)将轻弹簧上端固定在铁架台的横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，使其零刻度线与弹簧上端对齐，观察弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。 (2)在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录钩码总质量m及相应的弹簧长度L。 (3)通过描点连线得到m -L图像如图乙所示。根据图像可得，弹簧未悬挂钩码时的长度是　　　　cm，弹簧的劲度系数k＝　　　　N/m(重力加速度g＝9.8 m/s2)。 (4)若考虑弹簧自身重力的影响，实验中所得弹簧的劲度系数　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。 答案：(3)10　 9.8　(4)等于 解析：(3)根据题图乙可得，弹簧未悬挂钩码时的长度是10 cm，弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝9.8 N/m。 (4)若考虑弹簧自身重力的影响，则m -L图像斜率不变，则实验中所得弹簧的劲度系数等于实际值。 2.(10分)为探究弹簧的弹力与形变量之间的关系，某同学用铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码、铅笔等器材，按照如下实验步骤完成实验： a.如图甲，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； b.记下弹簧不挂钩码时其下端指针在毫米刻度尺上的读数l0； c.逐一将钩码挂在弹簧的钩子上； d.每添加一个钩码后，待弹簧静止，记录此时指针在毫米刻度尺上的读数； e.取下钩码、弹簧和毫米刻度尺，整理仪器。 请完成下列问题： (1)图乙为弹簧不挂钩码时其下端指针在毫米刻度尺上所对应的读数，则l0＝　　　　cm。 (2)关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法正确的是　　　　(填标号)。 A.该实验前须先将弹簧水平放置测量其原长 B.在安装毫米刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态 C.每次添加钩码后，应保证钩码处于静止状态再读数 (3)图丙是a、b两弹簧的F -l图像，图像中的直线不过坐标原点的原因是：　　　　　　　　　　　　　　，　　　　(选填“能”或“不能”)准确测出劲度系数。 (4)图丙中，当弹簧测力计示数相同时，形变量越大，灵敏度越高，则用弹簧　　　　(选填“a”或“b”)制作的弹簧测力计灵敏度更高。 答案：(1)6.00　 (2)BC　 (3)弹簧有原长，F＝0时，l≠0(合理即可)　能　 (4)a 解析：(1)题图乙中毫米刻度尺的分度值为0.1 cm，由题图乙可知l0＝6.00 cm。 (2)在测量弹簧原长时，应将弹簧竖直悬挂，待静止时测出其长度，故A错误；为减小误差，在安装毫米刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，故B正确；为减小误差，每次添加钩码后，应保证钩码处于静止状态再读数，故C正确。 (3)设弹簧的原长为l0，根据胡克定律可得F＝k(l－l0)，可知F -l图像中的直线不过坐标原点的原因是：弹簧有原长，F＝0时l≠0；F -l图像的斜率表示弹簧的劲度系数，所以通过F -l图像能准确测出劲度系数。 (4)根据F＝k(l－l0)，可知F -l图像的斜率表示弹簧的劲度系数，由题图丙可知，弹簧a劲度系数小于弹簧b的劲度系数，当弹簧测力计示数相同时，用弹簧a制作的弹簧测力计，形变量更大，灵敏度更高。 3.(10分)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，将弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码挂在绳子的下端，测量相应的数据，通过描点法作出F -l(F为弹簧的拉力，l为弹簧的长度)图像，如图乙所示。 (1)下列说法中正确的是　　　。(填正确答案标号) A.每次增加的钩码数量必须相等 B.通过实验可知，在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧的长度成正比 C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态 D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力与弹簧伸长量之比相等 (2)根据图乙可求得该弹簧的劲度系数为　　　　N/m(保留2位有效数字)，图像中在A1处出现拐点是因为：　　　　　　　。 (3)该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于：　　　　　　　。 答案：(1)C　(2)25　拉力过大，超过了弹簧的弹性限度　(3)避免弹簧自身重力对实验的影响 解析：(1)每次增加的钩码数量不需要相等，故A错误；通过实验可知，在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比，故B错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态，使弹簧所受拉力的大小等于钩码的重力，故C正确；不同弹簧的弹力与伸长量之比，即弹簧的劲度系数k不一定相等，故D错误。 (2)弹簧的劲度系数k＝＝25 N/m；在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比，在A1处出现拐点是因为拉力过大，超过了弹簧的弹性限度。 (3)实验将弹簧水平放置的优点是避免弹簧自身重力对实验的影响。 4.(10分)(2025·重庆卷·T11)弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。 (1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图2所示，此时读数为　　　　mm。 (2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为　　　　 N/m，弹簧原长为　　　　mm。(均保留3位有效数字) 答案：(1)7.415(7.414～7.416均可)　(2)184　17.6 解析：(1)根据螺旋测微器的读数规则有 7 mm＋41.5×0.01 mm＝7.415 mm。 (2)当弹力为零时弹簧处于原长，为17.6 mm； 将题图反向延长与纵坐标的交点为2.50 N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为k＝≈184 N/m。 5.(10分)(2026·湖北武汉黄陂区月考)某同学将原长相同、劲度系数不同的轻弹簧A、B串接竖直悬挂，组成如图甲所示装置，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。刻度尺竖立在轻弹簧旁，轻弹簧A的上端刚好与刻度尺零刻度线对齐。记下不挂钩码时指针所指的位置求得弹簧的原长，在B弹簧下端依次挂上质量均为m的钩码，钩码静止时根据两指针所指刻度值求得两弹簧的长度，从而求得弹簧的伸长量。 (1)不挂钩码时，B弹簧下端指针所指刻度尺的刻度如图乙所示，则A弹簧的原长L0＝　　　　cm(弹簧的重力不计)。 (2)根据多次实验测得的两弹簧的弹力F与弹簧的伸长量x，作出两弹簧的F -x图像如图丙所示，则弹簧A的劲度系数kA＝　　　　N/m，在弹性限度内，两弹簧串接后总的劲度系数为k＝　　　　N/m。(均保留2位有效数字) (3)若在图甲中B弹簧下面悬挂一个重物，发现B弹簧伸长了15 cm，则所挂重物的重为G＝　　　　N(保留2位有效数字)。 答案：(1)3.35　(2)25　7.1　(3)1.5 解析：(1)读数为67.0 mm＝6.70 cm，由于两根弹簧的原长相同，因此弹簧A的原长为L0＝ cm＝3.35 cm。 (2)由胡克定律可知，F -x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则弹簧A的劲度系数kA＝＝ N/m＝25 N/m，弹簧B的劲度系数kB＝＝ N/m＝10 N/m，由题图丙可知，当弹力F＝2.5 N时，弹簧A的伸长量为10 cm，弹簧B的伸长量为25 cm，则两根弹簧串接后的总的劲度系数k＝ N/m≈7.1 N/m。 (3)若在两弹簧下面悬挂一个重物，发现轻弹簧B伸长了Δx＝15 cm＝0.15 m，由平衡条件得所挂重物的重力为G＝kBΔx＝10×0.15 N＝1.5 N。 学科网（北京）股份有限公司 $