第2章 第6讲 实验2：探究弹簧弹力与形变量的关系（Word习题）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·物理

第6讲　实验2:探究弹簧弹力与形变量的关系

1.(10分)(2026天津月考)“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,组成了如图甲所示的装置,所用的每个钩码的质量都是30 g。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,在坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线,如图乙所示。(弹簧认为是轻弹簧,弹力始终未超出弹性限度,g取10 m/s2)

(1)由图线求得该弹簧的劲度系数k=　　　 N/m,原长　　　 cm。(结果均保留两位有效数字) 

(2)某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用毫米刻度尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把L-L0作为弹簧的伸长量x。这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是图中的　　　。 

2.(10分)(2025四川卷)某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,当地重力加速度为9.8 m/s2。实验过程如下:

(1)将两根细绳分别系在弹簧两端,将其平放在较光滑的水平桌面上,让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐,另一个系绳点对应的刻度如图1所示,可得弹簧原长为　　　　 cm。 

图1

(2)将弹簧一端细绳系到墙上挂钩,另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后,系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行,如图2所示。

图2

(3)用带有刻度的杯子量取50 mL水,缓慢加到小桶里,待弹簧稳定后,测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。

(4)以小桶中水的体积V为横坐标,弹簧伸长量x为纵坐标,根据实验数据拟合成如图3所示直线,其斜率为200 m-2。由此可得该弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(结果保留2位有效数字)。 

(5)图3中直线的纵截距为0.005 6 m,可得所用小桶质量为　　　　　　 kg(结果保留2位有效数字)。 

图3

3.(10分)(2025河北邯郸模拟预测)橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内遵循胡克定律。用图甲所示装置测量一条橡皮筋的劲度系数。将细线下端连接在橡皮筋的上端部位,细线上端固定在铁架台的横梁上,橡皮筋下端固定一个水平的轻质小纸片,橡皮筋自然下垂处于伸直状态,在小纸片正下方的桌面上放置一个距离传感器,可以测出水平小纸片与传感器上表面的距离h。在橡皮筋下端挂上钩码,钩码稳定后,记录所挂钩码的个数n和对应的h值,逐一增加所挂钩码的个数,重复上述操作。每个钩码的质量m=50 g,重力加速度g取10 m/s2。

甲

乙

丙

(1)根据实验记录的数据作出h随钩码个数n的变化关系图线如图乙所示,可得图像的斜率为　　　　 cm/个,橡皮筋的劲度系数测量值k=　　　　　 N/m。(结果均保留2位有效数字) 

(2)为防止橡皮筋从上端细线中脱落,橡皮筋在细线连接点上方留有一小段长度(如图丙),这会导致实验对整条橡皮筋劲度系数的测量值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

4.(10分)(2025山东泰安模拟)实验小组利用图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系。重物放在水平放置的力传感器上面,轻质弹簧一端与重物相连,另一端与跨过处于同一水平高度的两个光滑定滑轮的细线的M端相连,调整滑轮1的位置,使其下方的细线处于竖直状态。初始时,细线各部分均伸直但无拉力,滑轮2的右侧竖直固定一刻度尺,调整刻度尺的高度,使其零刻度线恰与细线的N端点对齐。现缓慢竖直向下拉端点N,分别记录端点N移动的距离x及对应的力传感器的示数F。F-x关系如图乙所示,图中F0、x0均为已知量,当地的重力加速度为g。

甲