第2单元 05 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦弹簧弹力实验全流程，以胡克定律为核心，通过6道阶梯式实验题构建"操作-数据-图像-误差"的完整探究体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|2题|刻度尺/螺旋测微器读数|从仪器使用到数据记录，培养实验基本技能| |图像分析|3题|F-x图像斜率与截距分析|通过图像转化，深化劲度系数与形变量的定量关系| |误差探究|2题|弹簧自重影响/坐标原点修正|结合实验情境，理解系统误差来源及控制方法| |创新应用|1题|斜面上弹簧压缩量测量|迁移胡克定律，解决非竖直方向的弹力计算问题|

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 1.(1)15.95　(2)弹簧自身的重力使弹簧发生了伸长形变 (3)能　由(LB-LA)可得每次实验弹簧Ⅱ的长度,减去弹簧Ⅱ的原长可得形变量x2,作出F⁃x2图像,可得劲度系数 [解析] (1)由图甲可知,指针示数为15.95 cm. (2)由图乙可知,当F=0时,形变量x不为零,主要原因是弹簧自身的重力使弹簧发生了伸长形变. (3)能得出弹簧Ⅱ的劲度系数.根据题意可知,由(LB-LA)可得每次实验弹簧Ⅱ的长度,减去弹簧Ⅱ的原长可得弹簧Ⅱ的形变量x2,作出F⁃x2图像,可得劲度系数. 2.(1)8　25　20　(2)B [解析] (1)当弹力为零时,弹簧处于原长状态,故原长为x0=8 cm.在F⁃x图像中斜率表示弹簧的劲度系数,则k== N/m=25 N/m.在图乙中弹簧测力计的示数为F=3.00 N,根据F=kΔx可知Δx== m=0.12 m=12 cm,故此时弹簧的长度x=Δx+x0=20 cm. (2)在图丙中,当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长,则b的原长大于a的原长,故A错误;图像的斜率表示劲度系数,则a的劲度系数大于b的劲度系数,故B正确,C错误;弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,故D错误. 3.(1)弹簧自重的影响　(2)2.6×102　(3)无　(4)A [解析] (1)m⁃x图像不过原点,即弹簧自然下垂时其长度大于平放在水平桌面上的长度,这是由于弹簧自重的影响. (2)图像的斜率与g的乘积表示劲度系数,即k=g≈2.6×102 N/m. (3)设由于弹簧自重引起的伸长量为Δl,则根据胡克定律有im0g=k(x-Δl),由上式可知实际作出的图像的斜率由劲度系数决定,所以图像没过坐标原点,对于测量弹簧的劲度系数无影响. (4)将x=li-l0作为横坐标,钩码的总质量作为纵坐标,则此时的x为弹簧伸长量的真实值,消除了弹簧自重的影响,所作图像应为过原点的倾斜直线,故A正确. 4.(1)7.414(7.412~7.414均可)　(2)184　17.6 [解析] (1)根据螺旋测微器的读数法则有7 mm+41.4×0.01 mm=7.414 mm. (2)当弹力为零时弹簧处于原长,即为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.(1)6.170　(2)　70 [解析] (1)图乙所示读数l1=61 mm+14×0.05 mm=61.70 mm=6.170 cm. (2)由胡克定律可得ΔF=Δnmg=kΔl,故==a,解得k=,根据图丙可知斜率为a=m=7×10-3 m,联立可得k= N/m=70 N/m. 6.(1)6.04　6.05　(2)3　(3)48.6 [解析] 由题意得ΔL3=L6-L3=6.04 cm,则==6.05 cm; (2)上述记录表格中,n是管内钢球的个数,由ΔL=Li+3-Li知,是管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量; (3)3个钢球整体受力如图所示,其中F为弹簧的弹力,则F=k·,k为弹簧的劲度系数,m=3×200 g=0.6 kg,由mgsin 30°=F得k=48.6 N/m. 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2026·河北衡水二中一调] 形变量在弹性限度内的弹簧能恢复原状,且弹簧的弹力大小与形变量间的关系较简洁,弹簧在人们的生产生活中应用广泛. 某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验. (1)某次测量,弹簧下端的指针在毫米刻度尺的位置如图甲所示,指针示数为　　　　cm.  (2)该同学将弹簧置于水平桌面测量出弹簧原长,接着竖直悬挂添加钩码进行多次实验,描绘的弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系图线如图乙所示,图线的横截距不为零,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　 .  (3)如图丙所示,该同学把两根弹簧连接起来探究.在弹性限度内,将钩码逐个挂在弹簧下端,多次实验,记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数LA和LB,由实验数据　　　　(选填“能”或“不能”)得出弹簧Ⅱ的劲度系数,理由是　　　　　　　　　　　　　.  2.一个实验小组在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验. (1)小王同学在做该实验时,通过处理数据得到了如图甲所示的F⁃x图像,其中F为弹簧弹力,x为弹簧长度.通过图甲,请分析并计算:该弹簧的原长x0=　　　　cm,弹簧的劲度系数k=　　　　N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计,当弹簧测力计的示数如图乙所示时,该弹簧的长度x=　　　　cm.  (2)小李同学使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所示.下列表述正确的是　　　　(填选项前的字母).  A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大 C.a的劲度系数比b的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比 3.某学习小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力与形变量的关系,主要步骤如下: ①把弹簧平放在水平桌面上,测出弹簧的原长x0; ②测出一个钩码的质量m0; ③将该弹簧悬吊在铁架台上让弹簧自然下垂,测出此时弹簧长度l0; ④挂上一个钩码,测出此时弹簧长度l1; ⑤之后逐渐增加钩码的个数,并测出弹簧对应的长度分别为li(i为钩码个数); ⑥计算出x=li-x0,用x作为横坐标,钩码的总质量作为纵坐标,作出的图线如图乙所示. 请根据以上操作、记录和图像回答以下问题: (1)你认为m⁃x图像不过原点的原因是　　　　　　　　　.  (2)已知每个钩码质量为m0=0.20 kg,重力加速度g取9.8 m/s2,利用图乙求得弹簧的劲度系数k=　　　　　　N/m(保留两位有效数字).  (3)m⁃x图像没过坐标原点,对于测量弹簧的劲度系数　　　(选填“有”或“无”)影响.  (4)将x=li-l0作为横坐标,钩码的总质量作为纵坐标,实验得到的图线应是图中的　　　　(填选项字母).  4.[2025·重庆卷] 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.小组设计了如图甲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乙所示,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的关系如图丙所示,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)  5.某同学利用图甲装置测量轻弹簧的劲度系数.图中光滑的细杆和游标卡尺主尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝码的质量均为m=50.0 g),弹簧右端连有一竖直指针,其位置可通过移动游标尺使其零刻度线对准指针读出.实验步骤如下: ①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触; ②系统静止后,记录指针的位置l1如图乙所示; ③逐次增加砝码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内),记录砝码的个数n及指针的位置l; ④将获得的数据作出l⁃n图像如图丙所示,图线斜率用a表示. 回答下列问题: (1)图乙所示读数l1=　　　　 cm;  (2)弹簧的劲度系数表达式k=　　　　(用砝码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示).若g取9.8 m/s2则本实验中k=　　　　 N/m(结果保留2位有效数字).  6.某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数.缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端.实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如下表所示.实验过程中弹簧始终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数. n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 (1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2=6.08 cm,ΔL3=　　　　cm,压缩量的平均值==　　　　cm;  (2)上述是管中增加　　　　个钢球时产生的弹簧平均压缩量;  (3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为　　　　N/m(结果保留3位有效数字).  学科网（北京）股份有限公司 $