《创新课堂》第三章 相互作用——力 1.重力与弹力 课时跟踪检测 高中物理必修第一册（人教版）（含答案）

第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系　胡克定律 知识点一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1.某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，测量得到弹簧弹力F与伸长量x的关系图像如图甲所示，由此可知：F与x的关系是　　　　；此弹簧的劲度系数k＝　　　　N/m。该同学将此弹簧制成一个弹簧测力计，当弹簧测力计指针位置如图乙所示时，测力计的示数F＝　　　　 N，弹簧的伸长量x＝　　　　 cm。 2.（2025·河北秦皇岛期末）唐同学和李同学一起用实验探究胡克定律，他们把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图甲所示。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧弹力F和相关数据。 （1）唐同学根据实验数据，绘制的弹力F与x的关系图像如图乙所示，图中x表示　　　　。 A.弹簧的形变量 B.弹簧形变量的变化量 C.弹簧处于水平状态下的自然长度 D.弹簧处于竖直状态下的自然长度 （2）李同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，根据实验数据绘制F与x图像（未画出），发现图像中弹簧a的斜率小于弹簧b的斜率，由此可知弹簧a的劲度系数　　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）弹簧b的劲度系数。 （3）实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小；可视为轻质弹簧，若把类弹簧在铁架台上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态如图中的　　　　。 （4）两位同学分别用同一弹簧来做实验，其中唐同学是测出弹簧处于竖直状态且不挂钩码时的弹簧长度作为原长，李同学是测出弹簧自然水平放置时的弹簧长度作为原长。两位同学完成实验后，得到如下F-x图像；其中实线是唐同学得到的，虚线是李同学得到的，则下列图像正确的是　　　　。 知识点二　弹力 3.一轻质弹簧在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为（　　） A.40 N/m B.50 N/m C.80 N/m D.200 N/m 4.某小组用力传感器探究弹簧弹力与弹簧长度的关系，通过描点画图得到如图所示的F-x图像，a、b分别为使用轻弹簧1、2时所描绘的图线。下列说法正确的是（　　） A.弹簧1的原长大于弹簧2的原长 B.弹簧1的劲度系数为100 N/m，大于弹簧2的劲度系数 C.弹簧2产生15 N的弹力时，弹簧的伸长量是50 cm D.因未测弹簧原长，因此本实验无法探究弹簧弹力与伸长量的关系 5.如图所示的装置中，小球的质量均相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是（　　） A.F1＝F2＝F3 B.F1＝F2＜F3 C.F1＝F2＞F3 D.F1＞F2＞F3 6.（2025·浙江温州高一期中）如图所示，锻炼身体用的拉力器并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是30 cm，某人两手握住拉力器两端，用600 N的力使弹簧拉长至150 cm（在弹性限度内），则（　　） A.每只手受到拉力器的拉力为300 N B.每根弹簧产生的弹力为150 N C.每根弹簧产生的弹力为300 N D.每根弹簧的劲度系数为100 N/m 7.（2025·山东烟台期末）在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①将弹簧左端固定，水平放置并处于自然状态，右端与细绳连接，使细绳与水平桌面平行，将毫米刻度尺的零刻度线与弹簧左端对齐，弹簧的右端附有指针，此时指针的位置l0如图乙所示； ②在绳下端挂上一个钩码（每个钩码质量m＝50 g），系统静止后，记录指针的位置l1； ③逐次增加钩码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内），记录钩码的个数n及指针的位置l； ④用获得的数据作出l-n图像，如图丙所示，图线斜率用a表示。 回答下列问题： （1）图乙所示读数为　　　　cm； （2）弹簧的劲度系数表达式k＝　　　　（用钩码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示）。若g取9.8 m/s2，则本实验中k＝　　　　N/m（结果保留3位有效数字）。 ... ...