高三物理实验复习—探究弹簧弹力和形变量的关系习题选编 含答案

实验：探究弹簧弹力与形变量的关系习题选编含答案
1、如图所示，将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐，使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。

当弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针示数为L1=3.10 cm；当弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针示数为L2=5.60 cm。

弹簧处于弹性限度内，取g=10 m/s2。

由此可知（）
A．弹簧的原长是0.60 cm
B．弹簧的原长是1.60 cm
C．弹簧的劲度系数约为20 N/m
D．由于弹簧的原长未知,无法算出弹簧的劲度系数
【答案】AC
2、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图1所示的实验装置。

他先测出不挂钩码时
弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中。

(弹簧始终在弹性限度内)
测量次序 1 2 3 4 5 6
弹簧弹力大小F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
弹簧总长x/cm 6.00 7.16 8.34 9.48 10.85 11.75
根据实验数据在图2的坐标纸上已描出了测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，并
作出了F－x图线。

（1）图线跟x坐标轴交点的物理意义是_________________；
（2）该弹簧的劲度系数k＝_______________N/m。

(结果保留两位有效数字)
【答案】弹簧的原长 42N/m（41-45）
3、某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长
度L0；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F
与弹簧总长度L的关系图线如图所示．（本实验过程中未超出弹簧的弹性限度）。

由图可知该弹簧的自然
长度为_____m；该弹簧的劲度系数为_____N/m．（计算结果均保留两位有效数字）
【答案】0.10 50
4、某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸展，用直尺测出其长度L0，再把弹簧竖直悬挂起来，刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐，在弹簧的下部A处固定一个指针．如图所示。

挂上钩码，平衡后测出其长度L，令x＝L－L0.改变钩码个数，进行多次测量。

(1)用F表示弹簧下端受到的钩码的拉力，则如图所示的Fx图线，你认为符合实际情况的是（）
(2)如果将指针固定在A点的下方P处，在正确测出弹簧原长的情况下，再作出x随F变化的图象，此时弹簧劲度系数的测量值___________实际值(填“大于”“小于”或“等于”)。

【答案】C 等于
5、如图（a）所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验。

（1）为完成实验，还必需的实验器材是_____。

（2）图（b）是弹簧所受弹力F与伸长量x的关系图线，由此可求弹簧的劲度系数k=_____N/m。

（3）图线不过原点，原因可能是_____。

A．没有考虑（或忽略了）弹簧的自重
B．所选的弹簧劲度系数太大
C．所选的弹簧太长
D．钩码的质量太小
【答案】刻度尺 200N/m A
6、某同学在做探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置。

所用的钩码每只的质量都是30 g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。

（弹力始终未超过弹性限度，g取10 m/s2）
（1）试根据这些实验数据在图乙给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线_______________。

（2）所作的实验图像____（填“一定”或“不一定”）经过所有数据点。

（3）由图像可知弹簧弹力大小与伸长量成____（填“正比”或“反比”）。

（4）所做图线的斜率k＝____N/m，与弹簧的伸长量____（填“有关”或“无关”）。

【答案】见解析不一定正比 25.8 无关
7、某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，将不同数量的钩码分别挂在竖直轻弹簧的下端，弹簧始终处于弹性限度内进行测量，根据实验所测数据，利用描点法做出了所挂钩码的总重力G与弹簧总长L的关系图像如图所示。

则
（1）该弹簧的劲度系数为____________N/m；
（2）由图像可求出，弹簧的弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________N。

【答案】300
300)
(05 F L
－．
8、如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验。

（1）实验中还需要的测量工具有：______。

（2）如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x，由图可知：图线不通过原点的原因是由于______；弹簧的劲度系数k=______N/m(计算结果保留2位有效数字，重力加速度
9.8m/s)；
g取2
-图象，下列正（3）如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，画出弹簧弹力F与弹簧长度L的F L
确的是______
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．弹力与弹簧长度成正比
【答案】刻度尺弹簧有自身重力 4.9 B
9、某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向(填“水平”
或“竖直”)。

（2）弹簧自然悬挂，待弹簧稳定时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x；在砝码盘中每
次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：
表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。

由表可知所用刻度尺的最小分度为________。

（3）如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与____的差值(填“L0或L x”)。

（4）由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位
有效数字，重力加速度取9.8m/s2)．
【答案】竖直L3 1 mm L x 4.9 10
10、某实验探究小组探究弹力和弹簧伸长量的关系。

（1）将弹簧水平放置，用毫米刻度尺正确操作测出其自然长度如图甲所示，则弹簧的原长L0=______cm。

（2）然后按图乙所示自然悬挂弹簧，实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，读出弹簧
下端指针所指的标尺刻度，即可知道弹簧的长度L，用△L=L-L0表示弹簧的伸长量。

通过实验获得的数据，实验小组作出了弹簧的△L-F图像如图丙所示。

根据图丙可得出弹簧的劲度系数k =_______N/m（结果保
留2位有效数字）
（3）实验小组分析图像过程中发现图线从B点开始发生了弯曲，图线B点过后发生弯曲的原因是_______。

（4）实验小组发现图线，并没有过原点，出现了误差，没能得出弹力与伸长量严格成正比的结论，本误
差属于___________（选填“系统误差”或“偶然误差”）
【答案】5.00 50 所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度系统误差
11、在“探究弹力与弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。

所挂钩码
的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力。

实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐
个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。

（1）有一个同学通过以上实验测量后，把6组数据描点在如图所示坐标系中，请作出F-L图线。

（2）由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m。

（3）试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。

（4）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点：_______；缺点：______。

【答案】 5 cm 20N/m 见解析所示可以避免弹簧自身重力对实
验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差
12、以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验。

(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是：
_______________
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连结起来
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式.
F．解释函数表达式中常数的物理意义.
(2)下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：
①算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在上表的空格内；
②在图中的坐标上作出F-x图线。

③写出曲线的函数表达式（x用cm作单位）：________________________________；
④函数表达式中常数的物理意义：________________________________；
【答案】（1）CBDAEF （2） 1.2 2.3 3.5 4.6 5.8 F=0.43x
13、实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系"的实验，实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0=4.5cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码记下对应的弹簧长度L，数据记录如下表所示：
（1）根据表中数据在图中作出F-L图线_______；
（2）由此图线可得，该弹簧劲度系数k=________N/m；
（3）图线与轴的交点坐标大于0L的原因是__ __。

【答案】 50N/m 弹簧自身重力的影响。

14、通过“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F 的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x 成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同。

已知一根原长为L 0、劲度系数为k 1的长弹簧A ，现把它截成长为
023L 和01
3
L 的B 、C 两段，设B 段的劲度系数为k 2、C 段的劲度系数为k 3，关于k 1、k 2、k 3的大小关系，同学们做出了如下猜想：
甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，123k k k ＝＝
乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，123k k k << 丙同学：同一根弹簧截成的两段，越长劲度系数越大，所以，123k k k >>
(1)为了验证猜想，可以通过实验探究来完成。

实验所需的器材除铁架台外，还必需的器材有________(填下列器材名称前的代号)。

A ．天平
B ．质量已知（且质量相等）的钩码若干
C ．打点计时器
D ．刻度尺
(2)如图所示，是通过实验得到的图线。

根据图线可知：_______（填“甲”或“乙”或“丙”）同学的猜想是正确的。

【答案】BD 乙
15、在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根轻弹簧连接起来进行探究(如图所示).
（1）某次测量如图所示，指针示数为________cm.
（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针AB的示数L A和L B，用下表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m(重力加速度g取10m/s2，计算结果小数点后保留一位数字．)；由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.
【答案】16.00cm 12.5N/m 能。