《高考物理一轮复习讲练测》第08讲 探究弹力与弹簧伸长之间的关系（测）（原卷版）

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第 08 讲 探究弹力与弹簧伸长之间的关系——测
【满分：110 分 时间：90 分钟】
一、实验题[来源:学科网]
1．（9分）在探究弹簧伸长量与弹力的关系时，某同学先按图 6对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和原长
与甲相等的弹算乙并联起来按图 7进行探究。在弹簧弹性限度内，将质量为 m=50g的钩码逐个挂在弹簧下
端，分别测得图 6、图 7中弹簧的长度 L1、L2如下表所示。
(1)已知重力加速度 g=9.8m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数 k=___N/m(结果保
留两位有效数字).
(2)由表中数据_________(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数。
2．（9分）如图为某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时的实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，
弹簧不挂物体时下端指针所指的标尺刻度为 ，在弹簧下用足够长的轻质细线挂上 4个相同的钩码（弹簧
处于弹性限度内），静止置于烧杯 T内，控制阀门 通过细胶管向烧杯中缓慢注水，依次浸没 4个钩码，
记录每浸没一个钩码时指针所指的标尺刻 度 ，已知每个钩码质量为 m，重力加速度为 g，以
为纵坐标，n为横坐 标建立坐标系，作出 和浸没钩码个数 的关系图线，求得图线斜率为 a，纵轴截距
为b，则该弹簧的劲度系数为_____ ，每个钩码所受浮力为_____。（用 a、b、m、g和 表示）
1
3．（9分）如图甲所示，一轻质弹簧的左端水平固定于某一深度为 h且开口向右的小圆筒中，轻质弹簧的
原长小于 h，由于小圆筒的内径较小，实验所使用长度测量的工具只能测量露出筒外弹簧的长度 L．但现
要测量弹簧的原长和弹簧的劲度系数，该同学通过改变 L，测出对应的弹力 F，作出 F-L 图象如图乙所示，
那么，弹簧在小圆筒外的长度 L与受到的外力 F____（选填“成正比”、 “不成正比”）弹簧的劲度系数
为___，弹簧的原长为____
4．（9分）某研究性学习小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，把两根轻弹簧串联起来进行探究，刻度
尺的零刻度线与弹簧Ⅰ的上端平齐，如图甲所示.
(1)某次测量如图乙所示、指针的示数为__________cm。
(2)在弹性限度内，将 50g 的砝码逐个挂在弹簧下端，记录钩码个数和对应的指针 A的读数，作出钩码的重
力F和指针 A读数 L1的图像如图丙所示，则横轴截距表示________，图线的斜率表示___________.
（2）若已知弹簧Ⅰ的劲度系数为 k1，弹簧Ⅱ的劲度系数为 k2，将串联的弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ等效为一根弹簧，
则等效弹簧的劲度系数为_________(用k1、k2表示)。
5．（9分）将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看做一根新弹簧，设原粗弹
簧(记为 A)劲度系数为 k1，原细弹簧(记为 B)劲度系数为 k2，套成的新弹簧(记为 C)劲度系数为 k3.关于
k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：
甲同学：和电阻并联相似，可能是
乙同学：和电阻串联相似，可能是 k3=k1＋k2[来源:学科网ZXXK]
丙同学：可能是 k3=
2
（1）为了验证猜想，同学们设计了相应的实验．(装置见图甲)
（2）简要实验步骤如下，请完成相应填空．
① 将弹簧 A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧 A的自然长度 L0；
② 在弹簧 A的下端挂上钩码，记下钩码的个数 n、每个钩码的质量 m和当地的重力加速度大小 g，并用刻度
尺测量弹簧的长度 L1；
③由F=______计算弹簧的弹力，由 x=L1－L0计算弹簧的伸长量，由 k=计算弹簧的劲度系数；
④ 改变_______，重复实验步骤②、③，并求出弹簧 A的劲度系数的平均值 k1；
⑤ 仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧 B、C的劲度系数的平均值 k2、k3.比较 k1、k2、k3并
得出结论．
（3）图乙是实验得到的图线，由此可以判断______同学的猜想正确．
6．（9分）英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长量与拉力成正比，这就是著名
的胡克定律．这一发现为后人对材料的研究奠定了基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为 3m，横
截面积为 ，设计要求它受到拉力后伸长不超过原长的 .由于这一拉力很大，杆又较长，直接测
试有困难，因此，选用同种材料制成的样品进行测试，通过测试取得数据如下：
(1)测试结果表明金属丝或金属杆受拉力作用后其伸长量与材料的长度成______比，与材料的截面积成__ __
比．
(2)通过对样品的测试，推算出用新材料制成的上述金属杆所能承受的最大拉力为________N.
7．（ 9分）如图甲，在研究弹力和弹簧伸长的关系时，把弹簧上端固定在横梁上，下端悬吊不同重力的砝
码，用刻度尺测量弹簧的长度，把弹簧的伸长△x和弹簧受力 F的关系在 F﹣△x坐标系中描点如图乙所示．
（1）从坐标系中的实验数据可知，该弹簧的劲度系数是___________（精确到2位有效数字）．
3
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