2024届高考物理一轮复习专题二相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系练习含答案

知识巩固练

1.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：

(1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F－x图像，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度.请通过图甲，分析并计算，该弹簧的弹性系数k＝________N/m.当指针如图乙所示，弹簧测力计的示数F＝________N. 

(2)乙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关系图像如图丙所示.下列表述正确的是________.(填字母) 

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

【答案】(1)25　3.0　(2)B

2.橡皮筋像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F＝kx，k的值与橡皮筋的原长L、横截面积S有关，理论与实验都证明k＝Y，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量.

(1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应为 (　　)

A.N  B.m C.N/m  D..N/m2

(2)某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k＝______N/m. 

(3)若橡皮筋的原长为10.0 cm，横截面积为1.0 mm2，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是____________[单位取(1)中正确单位，结果保留2位有效数字]. 

【答案】(1)D　(2)5×102　(3)5.0×107 N/m2

【解析】(1)由题意知Y＝，故Y的单位是＝N/m2，D正确.

(2)橡皮筋的劲度系数是F－x图像的斜率，由图像得k＝ N/m＝500 N/m.

(3)根据杨氏模量公式，知

Y＝ N/m2＝5.0×107 N/m2.

3.为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的轻弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图像，从图像上看，该同学没能完全按实验要求做，使图像上端成为曲线，图像上端成为曲线是因为__. 

这两根弹簧的劲度系数：甲弹簧为________N/m，(结果保留1位小数)乙弹簧为________N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(填“甲”或“乙”). 

【答案】弹力过大，超过了弹簧的弹性限度　66.7　200　甲

综合提升练

4.两根原长相同、劲度系数不同的弹簧甲、乙串联接在一起，构成一个新弹簧丙，设弹簧甲、乙的劲度系数分别为k1、k2，新弹簧丙的劲度系数为k，为探究k与k1、k2的大小关系，同学们设计了如图a所示的实验，实验步骤如下：

(1)将新弹簧丙悬挂在铁架台上，刻度尺竖直固定，零刻度与甲弹簧上端对齐，在甲、乙弹簧末端分别固定指针A、B.图b是不挂钩码时指针A在刻度尺上位置的放大图，则弹簧甲的原长为________cm. 

(2)在弹性限度内，将规格为50 g的钩码逐个挂在弹簧乙的下端，记下钩码的个数n及对应指针A、B的读数LA、LB，如表格所示.若当地重力加速度为10 m/s2，根据表格中的数据，求出弹簧甲的劲度系数k1＝______N/m，新弹簧丙的劲度系数为k＝______N/m(结果均保留三位有效数字). 

(3)根据实验结果，可以判断串联新弹簧的劲度系数k与k1、k2的大小关系为________. 

A.k＝k1+k2  B.k＝

C.  D..k2＝

【答案】(1)12.50(12.49~12.51均可)　(2)12.5(12.4~12.6均可)　8.35(8.30~8.40均可)　(3)C

【解析】(1)弹簧甲的原长为12.50 cm.

(2)弹簧甲的劲度系数为k1＝＝12.5 N/m.

丙弹簧的劲度系数为k＝＝8.35 N/m.

(3)弹簧乙的劲度系数为k2＝＝25.1 N/m.劲度系数的倒数分别为＝0.08，＝0.04，＝0.12.由上面三个式子得 ，C正确，A、B、D错误.

5.如图甲所示，“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中.

　　　　甲　　　　　 　　　　乙

 (1)将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针.在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50 g)，指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上钩码的重力F而变化，将几次实验测得相应的(F，x)各点描绘在图中.然后根据各点在图中描绘出x随F变化的图像(如图乙所示)，得出弹簧的劲度系数kA≈________N/m.(结果保留2位有效数字) 

(2)如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图像，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能________. 

A.大于kA　  B.等于kA

C.小于kA　  D..无法确定

(3)如果将指针固定在A点的上方Q处，再作出x随F变化的图像，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能________. 

A.大于kA　  B.等于kA

C.小于kA　  D..无法确定

【答案】(1)42(41~43均可)　(2)B　(3)A