实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(课时跟踪检测)-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习学用Word（提升版）

**基本信息** 该题集聚焦高中物理“弹簧弹力与形变量关系”“力的合成规律”核心实验，精选2025-2026年安徽、重庆等多地模拟及高考真题，注重实验操作与数据处理能力，适配一轮复习巩固需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|5题|胡克定律、平行四边形定则、螺旋测微器使用、图像分析、动态平衡|情境真实（矿泉水瓶、熄火保护装置），问题分层（基础操作-数据处理-创新应用），贴合高考实验命题趋势|

实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系 实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 1.（2025·安徽阜阳三模）某物理兴趣小组的同学在家中找到一根轻弹簧，并准备了装有水的矿泉水瓶、刻度尺、三角板、弹簧测力计和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则。其操作如下： A.在竖直木板上用图钉固定一张白纸，把轻弹簧一端固定在O点，弹簧自然水平放置时，另一端在O'点； B.如图甲所示，三根轻绳的结点为A，L1连接轻弹簧，L2连接弹簧测力计，L3连接盛有水的矿泉水瓶。调整弹簧测力计的拉力大小和方向，使L1水平； C.去掉L3及矿泉水瓶，重新水平拉弹簧测力计； D.整理实验器材； E.根据实验记录的数据及痕迹，作图验证平行四边形定则。 根据以上操作，回答以下问题： （1）本实验采用的物理方法是　　　　法。 （2）步骤B中除记录弹簧测力计的示数F1和方向外，还需记录　　　　　　　　。 （3）为达到实验目的，还需测量矿泉水瓶及水的重力。完成步骤C后，用弹簧测力计测量矿泉水瓶及里面水的重力，如图乙所示，则矿泉水瓶及里面水的总重力F2为　　　　N，根据记录的数据和痕迹完成平行四边形定则的验证。 （4）在上述实验中，把矿泉水瓶换成另一个轻弹簧测力计拉绳L3。把轻弹簧水平拉开一段位移后，这时绳L2、L3的夹角为120°，保持结点A的位置不变、绳L1水平、绳L2的方向不变，逐渐减小绳L2、L3的夹角直至夹角为60°的过程中，下列关于两个弹簧测力计示数的说法正确的是　　　　。 A.拉绳L2的弹簧测力计的示数先变小后变大 B.拉绳L2的弹簧测力计的示数一直变小 C.拉绳L3的弹簧测力计的示数一直变小 D.拉绳L3的弹簧测力计的示数先变小后变大 2.（2025·重庆高考11题）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）。 3.（2025·山西忻州一模）探究弹簧弹力与形变量的关系时，实验装置如图甲所示。轻弹簧的左端固定在水平桌面上，并与桌子边沿的毫米刻度尺的零刻度线对齐。从弹簧中心穿过的细线，一端固定在弹簧的右端，另一端通过滑轮可悬挂钩码。细绳与水平桌面平行，弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在刻度尺上读出。主要实验步骤如下： ①不挂钩码，记录指针位置的刻度值l0； ②在绳下端挂上一个钩码（每个钩码质量m＝50.0 g），系统静止后，记录指针位置的刻度值l1； ③在弹性限度内逐次增加钩码个数，记录钩码的个数n及指针位置的刻度值ln； 回答下列问题： （1）图甲指针所处位置对应的钩码数为5个，其读数l5＝　　　　cm； （2）将（5，l5）描在图乙中，连同已描出的点作出ln-n图像； （3）g取9.8 m/s2，可求得弹簧的劲度系数k＝　　　　N/m（保留3位有效数字）。 4.（2025·黑吉辽蒙高考12题）某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图a，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x-m关系图线，如图b所示。 回答下列问题： （1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x＝11.60 cm，由图b可知，该芒果的质量m0＝　　　　 g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比　　　　（选填“偏大”或“偏小”）。 （2）另一组同学利用同样方法得到的x-m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是　　　　。 A.水杯质量过小 B.绳套长度过大 C.橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 （3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 5.（2026·河北邯郸模拟）某实验小组利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。他们首先在竖直放置的木板上铺上白纸，并用图钉固定。然后在木板上等高的A、B两处固定两个光滑的小滑轮。将三根轻绳在O点打结，并挂上适当数量的相同钩码，使系统达到平衡，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2、F3，回答下列问题。 （1）改变钩码个数，实验能完成的是　　　　。 A.n1＝2，n2＝2，n3＝4 B.n1＝2，n3＝2，n2＝5 C.n1＝3，n2＝5，n3＝5 D.n1＝3，n2＝5，n3＝10 （2）实验中，必须记录的数据有　　　　。 A.结点O的位置和OA、OB、OC绳的方向 B.OA、OB、OC绳的长度 C.每组钩码的个数 D.每个钩码的质量 （3）在某次实验中，当整个装置处于平衡状态时，该小组同学记录下了细绳OA、OB、OC的方向，然后从O点沿OC反向延长作一有向线段OC'，从C'分别作OA、OB的平行线，分别交OA、OB于A'、B'点，如图所示。用毫米刻度尺测得线段OA'、OB'、OC'的长度分别为l1、l2、l3，另测得细线OA、OB、OC所挂钩码的个数分别为n1、n2、n3，则在误差允许的范围内，如果满足　　　　　　　　　　（用所测物理量符号表示）条件，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系 实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 1.（1）等效替代　（2）结点A到达的位置 （3）2.00　（4）BD 解析：（1）本实验采用的是等效替代法，因此实验成功的关键是两次操作中结点A到达同一位置。 （2）步骤B中除记录F1的大小和方向外，还需记录结点A到达的位置。 （3）由题图乙知，弹簧测力计的最小刻度是0.1 N，因此示数是2.00 N。 （4）作出力的矢量三角形，如图所示，可知拉绳L2的弹簧测力计的示数一直变小，故B正确，A错误；拉绳L3的弹簧测力计的示数先变小后变大，故C错误，D正确。 2.（1）7.413　（2）184　17.6 解析：（1）根据螺旋测微器的读数法则有7 mm＋41.3×0.01 mm＝7.413 mm。 （2）当弹力为零时弹簧处于原长，由题图可得原长为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。 3.（1）2.05（2.04～2.06均可）　（2）见解析图　（3）100 解析：（1）由图甲可知，刻度尺的最小分度为1 mm，则读数为l5＝2.05 cm。 （2）在图乙中描出（5，2.05）点，拟合连线如图所示。 （3）根据胡克定律有nmg＝k（l0－ln），整理可得ln＝l0－n，结合图乙可得＝，解得k≈1.00 N/cm＝100 N/m。 4.（1）107（106～108均可）　偏大　（2）C （3）见解析 解析：（1）根据题图b杯中物体质量m与橡皮筋长度x的x-m关系图线可知，当橡皮筋长度x为11.60 cm时，对应杯中芒果的质量m0＝107 g；对细绳1、2和橡皮筋的连接点进行受力分析的矢量三角形如图所示，由图可知，当橡皮筋与绳1垂直时，橡皮筋的拉力最小，若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角虽为30°但与橡皮筋不垂直，这会导致橡皮筋的拉力变大，橡皮筋的长度变大。因此，从图像上读出的芒果质量与m0相比会偏大。 （2）水杯质量过小不影响m与x的线性关系，选项A不符合题意；绳套长度过大与弹力与伸长量是否成正比关系无关，选项B不符合题意；当橡皮筋伸长量过大超出弹性限度后，弹力与伸长量不再遵循胡克定律，导致图像弯曲，选项C符合题意。 （3）使上述装置测量质量范围增大的措施：①更换劲度系数更大的橡皮筋，使其在更大拉力下伸长量适中；②减小绳1与竖直方向的夹角（如从30°减小到15°），使橡皮筋承担的分力减小，从而可测量更大质量。 5.（1）C　（2）AC　（3）＝＝ 解析： （1）设每个钩码质量均为m，三个绳子上分别挂n1、n2、n3个钩码，则三个绳子上的拉力为n1mg、n2mg、n3mg，三个力不在一条直线上，且平衡，受力分析如图所示 根据合力与分力的关系，可知｜n1mg－n2mg｜＜n3mg＜ 即｜n1－n2｜＜n3＜，故C正确。 （2）实验中，必须记录的数据有作用点的位置，以及三个力的大小和方向。所以需记录结点O的位置和OA、OB、OC绳的方向，但OA、OB、OC绳的长度不是力的大小，故A正确，B错误；力的大小用钩码的重力表示，由于每个钩码质量相等，只需用nmg表示即可，所以只需要记录每组钩码的个数，不需要测量每个钩码的质量，C正确，D错误。 （3）OA、OB、OC上的力分别为n1mg、n3mg和n2mg，则△OA'C'与力的三角形相似，有＝＝，化简得＝＝。 学科网（北京）股份有限公司 $