人教版高一物理必修一3.2探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+能力+知识点)

探究弹簧弹力大小与伸长量关系

（基础+提升）

打卡物理：让优秀成为习惯

【好题精选】

1．（2020·陕西高陵高一月考）某同学利用如图（a）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

（1）他通过实验得到如图（b）所示的弹力大小F弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0=______cm，劲度系数k=______N/m。

（2）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图（c）所示时，读数为______N。

2．（2020·大庆铁人中学高一月考）为了探究弹力和弹簧伸长的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示图像。

(1)从图像上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图像上端成为曲线，图像上端成为曲线是因为____________________________________。

(2)这两根弹簧的劲度系数分别为________ N/m和________N/m（结果保留三位有效数

字）；若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选弹簧________（选填“甲”或“乙”）。

3．（2020·常州市第一中学高一月考）在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长的长度x，并将数据填在下面的表格中。

①在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度

—图线________。x对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出F x

—图线可知，下列说法正确的是___________。（选填选项前的字母）①根据①所得的F x

A．弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比

B．弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比

C．该弹簧的劲度系数为25N/m

D．该弹簧的劲度系数为0.25N/m

①第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成试验。他们得到的F−x图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。下列图线最符合实际的是___________

A．B．C．D．

①某同学想粗略测量一个原长约20cm的弹簧的劲度系数，但他手头只有一个量程是

20cm的刻度尺，于是他在弹簧的中央固定一个用于读数的指针，如图3所示。弹簧下端未悬挂钩码，静止时指针对应的刻度未l1；弹簧下端挂一质量为m的钩码，静止时指针对应的刻度为l2。已知当地的重力加速度g，则该弹簧的劲度系数可表示为

___________。

4．（2019·甘肃城关·兰州一中高三期中）某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：把一开口向右、内壁光滑、深度为h=0.25m的小圆筒水平固定在桌面上，同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端，没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内．如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l，作出F-l 图线如图乙所示．

（1）由此图线可得出的结论是______；

（2）弹簧的劲度系数为______N/m，弹簧的原长10=______m．

（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置相比较，优点在于______．

5．（2020·山东寿光市第五中学高三月考）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x 与弹力F 成正比，即F kx =，k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关，理论与实践都表明S k Y

L

=，其中Y 是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。

(1)在国际单位制中，杨氏模量Y 的单位应该是_______。

A ．N

B ．m

C ．N/m

D ．Pa

(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图所示的实验装置可以测量

出它的杨氏模量Y 的值。首先利用测量工具a 测得橡皮筋的长度20.00cm =L ，利用测量工具b 测得橡皮筋未受到拉力时的直径 4.000mm D =，那么根据所测的数据推测，测量工具b 应该是_______。

(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x 的实验记

录。请作出F x —图像_______，由图像可求得该橡皮筋的

劲度系数k =_________N/m 。 拉力F /N 5 10 15 20 25

伸长量x/cm 1.6 3.2 4.7 6.4 8

(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y =__________。

6．（2020·全国高三零模）某科技小组想测定弹簧托盘秤内部弹簧的劲度系数k ，拆开发现其内部简易结构如图(a)所示，托盘A 、竖直杆B 、水平横杆H 与齿条C 固定连在一起，齿轮D 与齿条C 啮合，在齿轮上固定指示示数的指针E ，两根完全相同的弹簧将横杆吊在秤的外壳I 上。托盘中不放物品时，指针E 恰好指在竖直向上的位置。指针随齿轮转动一周后刻度盘的示数为P 0＝5 kg 。

科技小组设计了下列操作：

A．在托盘中放上一物品，读出托盘秤的示数P1，并测出此时弹簧的长度l1；

B．用游标卡尺测出齿轮D的直径d；

C．托盘中不放物品，测出此时弹簧的长度l0；

D．根据测量结果、题给条件及胡克定律计算弹簧的劲度系数k；

E．在托盘中增加一相同的物品，读出托盘秤的示数P2，并测出此时弹簧的长度l2；F．再次在托盘中增加一相同的物品，读出托盘秤的示数P3，并测出此时弹簧的长度l3；G．数出齿轮的齿数n；

H．数出齿条的齿数N并测出齿条的长度l。

(1)小组同学经过讨论得出一种方案的操作顺序，即a方案：采用BD步骤。

①用所测得的相关量的符号表示弹簧的劲度系数k，则k＝________。

②某同学在实验中只测得齿轮直径，如图(b)所示，并查资料得知当地的重力加速度g＝

9.80 m/s2，则弹簧的劲度系数k＝________。(结果保留三位有效数字)

(2)请你根据科技小组提供的操作，设计b方案：采用：________步骤；用所测得的相关量的符号表示弹簧的劲度系数k，则k＝________。