第3章 第2节 第2课时 实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系、胡克定律(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（鲁科版）

第2课时　实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关 系、胡克定律 (时间:40分钟　总分:51分) (单选题每小题4分,多选题每小题6分) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆ 知识点一　对胡克定律的理解 1.如图所示,重为10 N的物体挂在弹簧的下端时,弹簧伸长了0.02 m.现换用另一个重为20 N的物体挂在弹簧的下端(形变仍在弹性限度内),这时弹簧的伸长量、劲度系数分别是 (　) A.0.02 m、500 N/m B.0.02 m、1000 N/m C.0.04 m、500 N/m D.0.04 m、1000 N/m 2.如图所示是一劲度系数为k的弹簧,右上方为其对应的F⁃x图像.O点对应弹簧自然伸展状态的最右端,弹簧的最右端被拉伸至x1时的弹力为F1,被拉伸至x2时的弹力为F2,则 (　) A.F1=kx1 B.F1=kx2 C.F1=k(x2-x1) D.F2=k(x2-x1) 3.如图所示,一根弹簧的自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,在弹性限度内,当挂上80 N重物时指针正对刻度45, 若要指针正对刻度30,则所挂重物的重力是 (　) A.40 N B.50 N C.60 N D.因k值未知,无法计算 ◆ 知识点二　实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 4.(6分)[2024·厦门一中高一期中] 某小组利用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数,毫米刻度尺的零刻度线与弹簧上端对齐,实验时通过改变弹簧下端悬挂的钩码数量,改变弹簧的弹力F,并利用刻度尺读出对应的弹簧长度l. (1)(2分)关于本实验操作,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.悬挂钩码应用手抓住钩码使其静止并读数 C. 钩码的数量可以任意增减 D.安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态 (2)(2分)多次实验,记录数据后描点连线得到F⁃l图像如图所示,由图得该弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m(保留三位有效数字).  (3)(2分)若实验时弹簧上端并未对齐刻度尺的零刻度线,而是与0.30 cm刻度线对齐,则得到的弹簧劲度系数将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).  5.[2024·永定一中高一月考] 如图所示的装置中,弹簧的原长和劲度系数都相等,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计.平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3,其大小关系是 (　) A.L1=L2=L3 B.L1=L2<L3 C.L1=L2>L3 D.L1>L2>L3 6.一轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时弹簧长度为L1;改用大小为F2的力拉弹簧的另一端,平衡时弹簧长度为L2.已知弹簧的拉伸与压缩均在弹性限度内,则该弹簧的劲度系数为 (　) A. B. C. D. 7.(多选)[2024·南平一中高一月考] 如图所示为一轻质弹簧的弹力和长度的关系图像(轻质弹簧未超过弹性限度),下列说法正确的是 (　) A.弹簧的原长为4 cm B.弹簧的劲度系数为50 N/m C.弹簧的长度为0.16 m时,弹力的大小为10 N D.该弹簧两端各加2 N拉力时,弹簧的长度为8 cm 8.[2024·惠安一中高一月考] 如图,A和B两个物体通过一轻弹簧固定连接,两物体的质量均为2 kg,开始时,系统静止,弹簧的劲度系数为100 N/m,在竖直向上的拉力F作用下,B物体缓慢向上运动,重力加速度大小g取10 m/s2,弹簧始终在弹性限度内.当B物体缓慢上升0.3 m时,地面对A物体的支持力大小为 (　) A.0 B.5 N C.10 N D.15 N 9.(3分)[2024·福州高一期末] 如图所示,质量分别为3m和2m的P、Q按如图的方式用轻弹簧和轻绳连接,当系统静止时轻绳的拉力大小为4mg,已知弹簧劲度系数为k,则弹簧处于　　　　(选填“伸长”“原长”或“压缩”)状态,弹力大小等于　　　　,弹簧形变量x等于　　　　.  10.(6分)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”.实验时把轻质弹簧悬挂在铁架台上,弹簧上端与右侧刻度尺零刻度线对齐,将完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端,测出每次弹簧的长度,得到钩码个数n与弹簧的长度x的关系图像如图乙所示.已知每个钩码的质量为m,重力加速度大小为g,图乙中a、b均为已知量. (1)(2分)图乙中的图线不过坐标原点的原因是　　　　　　　　.  (2)(4分)根据图像可知,弹簧的原长L0=　　　　,劲度系数k=　　　　.(均用题目给定的物理量符号表示)  11.(6分)用铁架台、带挂钩的不同弹簧若干、50 g的钩码若干、刻度尺等,安装如图甲所示的装置,探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系. (1)(1分)未挂钩码时,弹簧原长放大如图甲所示,已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐,可读得原长L0=　　　　 cm.  (2)(3分)由图乙可知劲度系数较大的是　　　　弹簧(填“A”或“B”);还可算出B弹簧的劲度系数为　　　　 N/m(保留三位有效数字).若把两个弹簧分别制作成弹簧测力计,　　　　(填“A”或“B”)的灵敏度更高.  (3)(2分)若某同学做实验时,误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图,则该同学所作图像得到的劲度系数将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).  学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系、胡克定律 1.C　[解析] 重为10 N的物体挂在弹簧的下端时,弹簧伸长量为0.02 m,根据胡克定律,有k== N/m=500 N/m.弹力的大小与弹簧伸长的长度x成正比,挂重为20 N的物体时,伸长量为0.04 m,劲度系数不变,故C正确. 2.A　[解析] 根据胡克定律可知,弹簧弹力与形变量成正比,比例系数为弹簧的劲度系数,故选项A正确. 3.B　[解析] 根据胡克定律F=kx得,F1=k(L1-L0), F2=k(L2-L0),则=,即=,解得F2=50 N,选项B正确. 4.(1)D　(2)200　 (3)不变 [解析] (1)考虑到弹簧的自重,实验前,必须先把弹簧竖直放置测量其原长,故A错误;悬挂钩码后应等示数稳定后再读数,故B错误;所挂钩码重力不能超过弹性限度,所以钩码的数量不可以任意增减,故C错误;安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态,以减小读数的误差,故D正确. (2)根据胡克定律,有F=k(l-l0),整理可得F=kl-kl0,即F⁃l图像中图线的斜率表示弹簧的劲度系数,有k== N/m=200 N/m. (3)本实验中是用图线斜率求得弹簧劲度系数,所以若实验时弹簧上端并未对齐刻度尺的零刻度线,而是与0.30 cm刻度线对齐,则得到的弹簧劲度系数将不变. 5.A　[解析] 对三个图中的小球A受力分析,可知三根弹簧受到的弹力大小相等,根据胡克定律得,三根弹簧的伸长量相等,所以三根弹簧伸长后的长度也相等,选项A正确. 6.C　[解析] 设弹簧的原长为L0,当用力压弹簧时,根据胡克定律可得F1=k(L0-L1),当用力拉弹簧时,根据胡克定律可得F2=k(L2-L0),联立解得k=,故选项C正确. 7.CD　[解析] 由图读出,弹簧的弹力为零时,弹簧的长度为6 cm,即弹簧的原长为6 cm,故A错误;由图可知,弹簧的长度为8 cm时,形变量为x1=8 cm-6 cm=2 cm=0.02 m,弹簧弹力为F=2 N,根据胡克定律得F=kx1,解得k=100 N/m,故B错误;弹簧的长度为0.16 m时,形变量为x2=0.16 m-0.06 m=0.1 m,根据胡克定律得F'=kx2=10 N,故C正确;该弹簧两端各加2 N拉力时,此时弹簧受到的拉力为2 N,弹簧处于伸长状态,由图像可知,弹簧的长度为8 cm,故D正确. 8.C　[解析] 开始时,系统静止,对B物体受力分析可知,受重力mg和弹簧的弹力F弹,由平衡条件可得,弹簧的弹力大小等于重力,则有F弹=mg=2×10 N=20 N,可知弹簧被压缩,由胡克定律可得弹簧压缩量为x== m=0.2 m,当B物体缓慢上升0.3 m时,可知弹簧恢复原长后又被拉伸0.1 m.对A物体受力分析可知,受重力mg、地面对A物体的支持力N和弹簧的拉力F弹',A物体受力平衡,由平衡条件可得F弹'+N=mg,解得N=mg-F弹'=2×10 N-100×0.1 N=10 N,可知地面对A物体的支持力大小为10 N,A、B、D错误,C正确. 9.伸长　mg　 [解析] 对P受力分析,根据平衡条件可知,弹簧处于拉伸状态,弹力大小为F=4mg-3mg=mg,根据胡克定律有F=kx,联立得x=. 10.(1)弹簧自身的长度　(2) a　 [解析] (1)图乙中的图线不过坐标原点的原因是弹簧自身的长度. (2)设弹簧原长为L0,由图中信息结合胡克定律可得k(x-L0)=nmg,代入数据整理可得n=·x-,当n=0时,解得原长L0=a,=,可得劲度系数k=. 11.(1)2.80　(2)A　10.0　B　(3)不变 [解析] (1)题图甲中刻度尺的分度值为1 mm,要估读到分度值的下一位,弹簧原长为L0=2.80 cm. (2)根据胡克定律有k=,F⁃x图像的斜率表示劲度系数,则可知A弹簧的劲度系数大于B弹簧的劲度系数;B弹簧的劲度系数为k=10.0 N/m,把两个弹簧分别制作成弹簧测力计,选择劲度系数小的,即B,形变更加明显,更加准确. (3)弹簧原长为L0,弹簧长度当成伸长量,函数关系可得F=k(L-L0).可知图像斜率仍为劲度系数,不会发生改变. 学科网（北京）股份有限公司 $