专项02探究弹簧弹力与伸长量间关系(解析版)-2024届高考物理实验专项突 精品.pdf
专项02探究弹簧弹力与伸长量间关系(解析版)-2022届
高考物理实验专项突破
2022届高考物理实验专项突破--探究弹簧弹力与伸长量间的关系
1．（2022·重庆九龙坡区·高三期中）某同学在家中找到两根一样的轻
弹簧P和Q、装有水总质量1kgm的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等
器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则，同时测出弹簧的劲度系数
k。其操作如下：
a．将弹簧P上端固定，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧P的
长度012.50cmL；b．将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉
水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度1L，且117.50cmL；c．在
细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油，将细绳搭在挂钩上，缓慢地拉起
弹簧Q，使弹簧P偏离竖直方向夹角为60，测出弹簧Q的长度为2L及
其轴线与竖直方向夹角为，如图乙所示；(1)取重力加速度210m/g，
则弹簧P的劲度系数k________；(2)若要验证力的平行四边形定则，
2L和需满足的条件是2L________cm，________。
【答案】
200N/m
17.50
60
【详解】(1)[1]弹簧P的劲度系数
210N/m200N/m17.5012.5010mgkl(2)[2][3]由平衡条
件可知TPTQco60coFFmg，TPTQin60inFF
因为细绳搭在弹簧Q的挂钩上，所以TPFmg
联立解得
TQFmg，60
则2117.50cmLL
2．（2022·全国高三专题练习）某同学制作了一个可用电流表直接
显示拉力大小的拉力器，原理如图。R1是一根长20cm、阻值20Ω的均匀
电阻丝，劲度系数为1.0某103N/m的轻弹簧左端固定，右端连接金属滑
片P和拉环，拉环不受拉力时，滑片P恰好处于a端。闭合S，在弹簧弹
性限度内，对拉环施加水平拉力，使滑片P滑到b端，调节阻箱电R使电
流表恰好满偏。已知电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电流表的量程为
0~0.6A，内阻不计，P与R1接触良好且不计摩擦。
（1）电阻箱R0接入电路的阻值为_______Ω；
（2）电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻度值的分布是________
（填“均匀”或“不均匀”）的；（3）电流表刻度值为0.50A处拉力的
示数为______N；（4）要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的
关系，可作_______图象；A．I-F
B．1IF
C．1FI
D．11IF
（5）若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中正确选择的图象斜率
______（填“变大”“变小”或“不变quot;）。
【答案】9
不均匀
180
C
不变
【详解】（1）[1]由闭合电路欧姆定律可知0gEIRr解得R0=9Ω
（3）[2]由闭合电路欧姆定律可知01EIRrR设弹簧形变量为某，则
F=k某
1L某RS
可知F和I非线性关系，则用电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻
度值的分布是不均匀的；（3）[3]电流表刻度值为0.50A时，根据闭合电
路欧姆定律可知01EIRrR可得R1=2Ω则由比例关系可知弹簧被拉
伸18cm，此时拉力的示数为F=k某=1.0某103某0.18N=180N（4）[4]由
（2）列得的式子可知01()RrLFIEESEkS
则要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的关系，可作
1FI图象，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（5）[5]若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中的表达式变为
01()ARrRLFIEESEkS
则（4）问中正确选择的图象斜率不变。
3．（2022·全国高三专题练习）某同学利用如图甲装置探究弹簧的
弹性势能EP与弹簧伸长量Δ某之间的关系．实验步骤如下：
（1）用游标卡尺测量遮光条宽度d．如图乙所示测量值
d=__________mm．（2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平
固定在弹簧下端；在