七年高考(2011-2017)高考物理试题分项精析 专题56 测量弹簧劲度系数实验

专题56 测量弹簧劲度系数实验
1．【2016·浙江卷】某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。

如图1 所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。

在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，
（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是 N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为 N。

（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC 的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】（1）3.00~3.02 3.09~4.1（有效数不作要求）（2）变大变大
【考点定位】探究求合力的方法
【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。

解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。

2．【2011·安徽卷】为了测量某一弹簧的劲度系数，降该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。

实验册除了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，七对应点已在图上标出。

（g=9.8m/s2)
（1）作出m-l的关系图线；
（2）弹簧的劲度系数为 N/m.
【答案】（1）如图所示（2）0.248~0.262
【解析】（1）如图所示
【考点定位】胡克定律
3．【2012·广东卷】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：
3
（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“0
L 或x L ”）。

（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/s 2
）。

【答案】（1）竖直，（2）稳定，3L ，1mm ；（3）x L ，（4）4.9，10．
【考点定位】本题考查了“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验
4．【2014·浙江卷】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究。

（1）某次测量如图2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A 、B 的示数L A 和L B 如表1。

用表1数据计算弹簧1的劲度系数为_________N/m （重力加速度g=10m/s 2
）。

由表1数据____________（填“能”或“不能”）计算出弹簧2的劲度系数。

【答案】（1）15.95cm--16.05cm （2）12.2—12.8 N/m 能
【考点定位】刻度尺读数、胡可定律。

5．【2014·新课标全国卷Ⅱ】某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系；实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度；设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg砝码时，各指针的位置记为x；测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2）.已知实验所用弹簧的总圈数为60，
11.88cm.
整个弹簧的自由长度为
（2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图。

（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点；若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=③ N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单
位为m）的表达式为k= ④ N/m.
5
【答案】 （1）①81.7 ②0.0122 （2）如图所示 （3）③3
1.7110
k n
⨯=
（N/m ）（在
3
3
1.6710 1.8310
n n
⨯⨯:之间均可） ④0338.k l =。

（在00
331362
..l l :之间均可）
【考点定位】测量弹簧的劲度系数实验；
6．【2015·福建·19（1）】某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm ，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△l 为 cm;
（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 ；（填选项前的字母）
A ．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B ．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量△l 与弹力F 的关系图线，图线的AB 段明显偏离直线OA ，造
成这种现象的主要原因是。

【答案】（1）6.93cm（2）A （3）钩码重力超过弹簧弹力范围
【考点】：探究弹力和弹簧伸长量的关系
7．【2015·四川·8（1）】某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1＝ cm.。

在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。

已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝ N（当地重力加速度g＝9.8m/s2）。

要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是。

作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

【答案】25.85，0.98，弹簧的原长l0。

【解析】根据图2指针指示可知，l1＝25.85cm，挂2个钩码时，以2个钩码整体为对象，受重力mg和弹簧的拉力F2作用而处于平衡，根据共点力平衡条件有：F2＝mg＝2×50×10－3×9.8N＝0.98N，弹簧的伸长（或缩短）量x＝|l－l0|，其中l为弹簧形变以后的长度，l0为弹簧的原长，因此要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是弹簧的原长l0。

【考点定位】“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验
8．【2016·四川卷】用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。

将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。

先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。

（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______。

（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_______。

A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块（含遮光片）的质量（3）增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将_____。

A．增大B．减小C．不变
【答案】（1）
s
v
t
（2）C （3）
B
考点：测量弹簧的弹性势能
【名师点睛】此实验比较简单，实验的原理及步骤都很清楚；实验中引入的计时器装置可与刻度尺结合测量速度；首先要知道测量的物理量的表达式，然后才能知道要测量的物理量.
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