六年高考(2011-2016)物理试题分项精析：专题56 测量弹簧劲度系数实验(解析版)

2016年高考真题——理综物理（全国Ⅱ卷）（含答案解析）高考真题高考模拟高中联考期中试卷期末考试月考试卷学业水平同步练习2016年高考真题——理综物理（全国Ⅱ卷）（含答案解析）1 质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。

用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示。

用T 表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中A．F逐渐变大，T逐渐变大 B．F逐渐变大，T逐渐变小C．F逐渐变小，T逐渐变大 D．F逐渐变小，T逐渐变小【答案解析】 A试题分析：对结点O进行受力分析，重力的大小和方向均不变，水平拉力F的方向不变，绳拉力在转动，满足三力平衡的动态平衡，如图所示：可得，水平拉力F逐渐增大，绳的拉力逐渐增大，故选A。

考点：动态平衡的图解法2 如图，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。

带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。

若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则A．aa>ab>ac，va>vc>vb B．aa>ab>ac，vb>vc>vaC．ab>ac>aa，vb>vc>vaD．ab>ac>aa，va>vc>vb【答案解析】 D试题分析：在点电荷的电场中，场强大小，由图可知，ra>rc>rb，可得Ea＜Ec＜Eb，而带电粒子运动的加速度，则aa＜ac＜ab，由动能定理：qU=△Ek可知电场力做负功，动能减小，由图Uab＞Ucd，则va>vc>vb。

考点：点电荷的电场、带电粒子在电场中的运动3 小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q 球的绳短。

将两球拉起，使两绳均被水平拉直，如图所示。

将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点，A．P球的速度一定大于Q球的速度B．P球的动能一定小于Q球的动能C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【答案解析】 C试题分析：小球摆动至最低点由动能定理：，可得：，因LP＜LQ，故vP＜vQ，选项A错误；由Ek=mgL，因mP＞mQ，则动能无法比较，选项B错误；在最低点，FT-mg=m，可得FT =3mg，选项C正确；a==2g，两球的向心加速度相等，选项D错误，故选C。

梯级演练·跟踪检测区【高考题组】1.(2014·浙江高考)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究。

(1)某次测量如图乙所示,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。

用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为N/m(重力加速度g=10m/s2)。

由表中数据(选填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

【解析】(1)刻度尺读数需要估读到精确位的下一位,从图可知指针示数为16.00cm,考虑到误差范围,15.95～16.05cm均算对。

(2)由胡克定律F=kΔx,结合表格数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1=N/m=12.5 N/m,考虑误差范围情况下12.2～12.8N/m均算正确;对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数,只需要测出弹簧Ⅱ的形变量,结合两个指针的读数,可知指针B的变化量减去指针A的变化量,就是弹簧Ⅱ的形变量,所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。

答案：(1)16.00(15.95～16.05)(有效数字位数正确)(2)12.5(12.2～12.8) 能2.(2011·安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码。

实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据,其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。

【解析】(1)如图所示,让直线通过尽可能多的点。

(2)从图像中取两相距较远的点,利用k=求出,k等于0.248N/m到0.262N/m之间某值。

答案：(1)见解析(2)0.248～0.262之间的任一值均正确3.(2012·广东高考)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(选填“水平”或“竖直”)方向。

(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10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如表：表中有一个数值记录不规范,代表符号为。

北京高考物理2016年各区一模--弹簧题汇编（2016延庆一模）18．质量相等的两木块A 、B 用一轻弹簧栓接，静置于水平地面上，如图甲所示。

现用一竖直向上的力F 拉动木块A ，使木块A 向上做匀加速直线运动，如图乙所示。

在木块A 开始运动到木块B 将要离开地面的过程中，弹簧始终处于弹性限度内，下述判断正确的是：A ．力F 先增大后减小B ．弹簧的弹性势能一直减小C ．木块A 的动能和重力势能之和先增大后减小D ．两木块A 、B 和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大（2016海淀一模）23．（18分）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。

某种弹跳杆的结构如图甲所示，一根弹簧套在T 型跳杆上，弹簧的下端固定在跳杆的底部，上端固定在一个套在跳杆上的脚踏板底部。

一质量为M 的小孩站在该种弹跳杆的脚踏板上，当他和跳杆处于竖直静止状态时，弹簧的压缩量为x 0。

从此刻起小孩做了一系列预备动作，使弹簧达到最大压缩量3x 0，如图乙（a ）所示；此后他开始进入正式的运动阶段。

在正式运动阶段，小孩先保持稳定姿态竖直上升，在弹簧恢复原长时，小孩抓住跳杆，使得他和弹跳杆瞬间达到共同速度，如图乙（b ）所示；紧接着他保持稳定姿态竖直上升到最大高度，如图乙（c ）所示；然后自由下落。

跳杆下端触地(不反弹)的同时小孩采取动作，使弹簧最大压缩量再次达到3x 0；此后又保持稳定姿态竖直上升，……，重复上述过程。

小孩运动的全过程中弹簧始终处于弹性限度内。

已知跳杆的质量为m ，重力加速度为g 。

空气阻力、弹簧和脚踏板的质量、以及弹簧和脚踏板与跳杆间的摩擦均可忽略不计。

（1）求弹跳杆中弹簧的劲度系数k ，并在图丙中画出该弹簧弹力F 的大小随弹簧压缩量x 变化的示意图；（2）借助弹簧弹力的大小F 随弹簧压缩量x 变化的F-x 图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求在图乙所示的过程中，小孩在上升阶段的最大速率；（3）求在图乙所示的过程中，弹跳杆下端离地的最大高度。

专题02 物体的平衡1．【2016·江苏卷】一轻质弹簧原长为8 cm ，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 m/NB ．40 N/mC ．200 m/ND ．200 N/m 2．【2016·海南卷】如图，在水平桌面上放置一斜面体P ，两长方体物块a 和b 叠放在P 的斜面上，整个系统处于静止状态。

若将a 和b 、b 与P 、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用f 1、f 2和f 3表示。

则A ．f 1=0，f 2≠0，f 3≠0B ．f 1≠0，f 2=0，f 3=0C ．f 1≠0，f 2≠0，f 3=0D ．f 1≠0，f 2≠0，f 3≠03．【2016·全国新课标Ⅲ卷】如图，两个轻环a 和b 套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m 的小球。

在a 和b 之间的细线上悬挂一小物块。

平衡时，a 、b 间的距离恰好等于圆弧的半径。

不计所有摩擦。

小物块的质量为A ．2mBC ．mD ．2m4．【2016·全国新课标Ⅱ卷】质量为m 的物体用轻绳AB 悬挂于天花板上。

用水平向左的力F 缓慢拉动绳的中点O ，如图所示。

用T 表示绳OA 段拉力的大小，在O 点向左移动的过程中A ．F 逐渐变大，T 逐渐变大B ．F 逐渐变大，T 逐渐变小C ．F 逐渐变小，T 逐渐变大D ．F 逐渐变小，T 逐渐变小。

5．【2016·浙江卷】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。

测量仪顶部向下发射波速为v 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。

质量为M 0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。

当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t 0，输出电压为U 0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t ，输出电压为U ，则该同学身高和质量分别为A ．v (t 0–t )，00M U UB ．12v (t 0–t )，00M U U C ． v (t 0–t )，000()M U U U - D ．12v (t 0–t )，000()M U U U - 6．【2014·海南卷】如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O 点，右端跨过位于O '点的固定光滑轴悬挂一质量为M 的物体；OO '段水平，长度为L ；绳上套一可沿绳滑动的轻环。

1．【2018·江苏卷】一轻质弹簧原长为8 cm，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 m/N B．40 N/m C．200 m/N D．200 N/m【答案】D【解析】由题意知，弹簧的弹力为4N时，弹簧伸长2cm，根据胡克定律F=kx，代入数据可得弹簧的劲度系数k=200 N/m，所以A、B、C错误，D正确。

【考点定位】考查胡可定律【方法技巧】本题主要是掌握胡克定律的公式F=kx，并注意各物理量的单位。

2．【2018·广东卷】如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向【答案】A【考点定位】本题考查弹力和摩擦力的方向。

【应试技巧】弹力方向判断要先找出接触面，弹力与接触面垂直；摩擦力方向的确定要先判断物体的运动趋势方向，静摩擦力方向与运动趋势方向相反。

3．【2018·安徽卷】如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。

在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力为F N分别为（重力加速度为g）A．T=m（g sinθ+ a c o sθ），F N=m（g c o sθ- a sinθ）B．T=m（g sinθ+ ac o sθ），F N=m（g sinθ- a c o sθ）C．T=m（a c o sθ- gsinθ），F N=m（g c o sθ+ a sinθ）D．T=m（a sinθ- gc o sθ），F N=m（g sinθ+ a c o sθ【答案】A【考点定位】受力分析、力的分解、牛顿第二定律。

4．【2018·北京卷】倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上。

专题3 弹簧类问题高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力，借助于弹簧问题，还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来，因此弹簧问题是高考命题的热点，历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现，很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、能量守恒问题、功能关系问题等知识点的理解，考察了对于一些重要方法和思想的运用。

弹簧弹力的特点：弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算（在弹性限度内），即F=kx，其中x是弹簧的形变量（和原长相比的伸长量或缩短量，不是弹簧的实际长度）。

高中研究的弹簧都是轻弹簧（不计弹簧自身的质量，也不会有动能和加速度）。

不论弹簧处于何种运动状态（静止、匀速或变速），轻弹簧两端所受的弹力一定等大反向。

弹簧的弹力属于接触力，弹簧两端必须都和其它物体接触才可能有弹力。

如果弹簧的一端和其它物体脱离接触，或处于拉伸状态的弹簧突然被剪断，那么弹簧两端的弹力都将立即变为零。

在弹簧两端都保持和其它物体接触的条件下，弹簧弹力的大小F=kx和形变量x成正比。

由于形变量的改变需要一定时间，因此这种情况下，弹力的大小不会突然改变，即弹簧弹力大小的改变需要一定的时间。

（这一点和绳不同，高中物理研究中，是不考虑绳的形变的，因此绳两端所受弹力的改变可以是瞬时的。

）一、和物体平衡相关的弹簧例．如图示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧．在这过程中下面木块移动的距离为( )A.m1g/k1B.m2g/k2C.m1g/k2D.m2g/k2此题是共点力的平衡条件和胡克定律的综合题．题中空间距离的变化，要通过弹簧形变量的计算求出．注意缓慢上提，说明整个系统处于一动态平衡过程，直至m1离开上面的弹簧．开始时，下面的弹簧被压缩，比原长短(m1 + m2)g／k2，而m l刚离开上面的弹簧，下面的弹簧仍被压缩，比原长短m2g／k2，因而m2移动△x＝(m1 + m2)·g／k2 -m2g／k2＝m l g／k2．参考答案:C此题若求m l移动的距离又当如何求解?二、和分离问题相关的弹簧两个相互接触的物体被弹簧弹出，这两个物体在什么位置恰好分开？这属于临界问题。

专题54 实验：研究匀变速直线运动1．【2011·天津卷】用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。

该金属丝的直径是_______mm2．【2012·新课标卷】某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。

该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示。

图（a）所示读数为_________mm，图（b）所示读数为_________mm，所测金属板的厚度为_________mm。

3．【2014·福建卷】某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm。

4．【2015·海南·11】某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。

该工件的直径为______cm，高度为________mm。

5．【2016·海南卷】某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。

物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。

打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。

纸带穿过打点计时器连接在物块上。

启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。

打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。

根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。

回答下列问题：（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_______m/s。

在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为_______m/s2。

（保留两位有效数字）6．【2016·天津卷】某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

（1）实验中必要的措施是______。

A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。

2011年高考物理真题分类汇编（详解+精校）力和运动学实验1.（2011年高考·四川理综卷）某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R 。

将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y 轴重合，在R 从坐标原点以速度v 0=3cm/s 匀速上浮的同时，玻璃管沿x 轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。

同学们测出某时刻R 的坐标为（4，6），此时R 的速度大小为 cm/s ，R 在上升过程中运动轨迹的示意图是 。

（R 视为质点）A ．B ．C ．D ．1.5cm/s ；D 解析：“研究运动的合成与分解”实验中：小圆柱体R 在竖直方向匀速运动有t v y 0=，s scm cmv y t 2/360===，在水平方向做初速为0的匀加速直线运动x ＝12at 2，得a ＝2cm/s 2，R的速度大小为5/v cm s ==，轨迹示意图是D 。

[来源:学科网ZXXK]2．（2011年高考·江苏理综卷）某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。

弹簧测力计A 挂于固定点P ，下端用细线挂一重物M 。

弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点，手持另一端向左拉，使结点O 静止在某位置。

分别读出弹簧测力计A 和B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向。

(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ，图中A 的示数为_______N 。

(2)下列不必要的实验要求是_________。

(请填写选项前对应的字母) A ．应测量重物M 所受的重力 B ．弹簧测力计应在使用前校零xC ．拉线方向应与木板平面平行D ．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O 点静止在同一位置⑶某次实验中，该同学发现弹簧测力计A 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。

2.（1）3.6 （2）D （3）①改变弹簧测力计B 拉力的大小 ②减小重物M 的质量（或将A 更换为较大的测力计，改变弹簧测力计B 拉力的方向）解析：（1）如图，弹簧测力计A 的示数为3.6N ；（2） “验证平行四边形定则”，只要验证每次F A 、F B 和Mg 满足平行四边形即可，D 不必要。

2011年高考力学实验部分21（2011安徽卷）．（18分）Ⅰ．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。

实验测出了砝码的质量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.解析：Ⅰ．（1）如图所示（2）0.248~0.26221.（北京理综）（2）如图2，用"碰撞实验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

①实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。

但是，可以通过仅测量______ (填选项前的符号)，间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程②图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。

实验时，先让入射球m l多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。

然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m l从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。

接下来要完成的必要步骤是_________。

(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m l、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM，ON③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________ (用②中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为___________ (用②中测量的量表示)。

④经测定，m 1=45.0g ，m 2=7.5g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图3所示。

碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1´，则p 1:p 1´=__ __ :11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2´，则p 1´: p 2´=11:_______。

2016年—2018年高考试题精编版分项解析专题02 相互作用1．如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态，现用一竖直向上的力F 作用在P上，使其向上做匀加速直线运动，以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是（）A. B.C. D.【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标I卷）2．明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。

一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。

”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。

假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力F N，则F大A. 若F一定，θ大时NF大B. 若F一定，θ小时NF大C. 若θ一定，F大时ND. 若θ一定，F小时NF大【来源】2018年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）1．【2017·新课标Ⅲ卷】一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。

将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为（弹性绳的伸长始终处于弹性限度内）A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm2．【2017·天津卷】如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。

如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是A．绳的右端上移到b'，绳子拉力不变B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移3．【2017·新课标Ⅰ卷】如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。

高考弹簧问题专题详解文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]高考弹簧问题专题详解高考动向弹簧问题能够较好的培养学生的分析解决问题的能力和开发学生的智力，借助于弹簧问题，还能将整个力学知识和方法有机地结合起来系统起来，因此弹簧问题是高考命题的热点，历年全国以及各地的高考命题中以弹簧为情景的选择题、计算题等经常出现，很好的考察了学生对静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能关系问题等知识点的理解，考察了对于一些重要方法和思想的运用。

知识升华一、弹簧的弹力1、弹簧弹力的大小弹簧弹力的大小由胡克定律给出，胡克定律的内容是：在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比。

数学表达形式是：F=kx 其中k是一个比例系数，叫弹簧的劲度系数。

说明：①弹力是一个变力，其大小随着弹性形变的大小而变化，还与弹簧的劲度系数有关；②弹簧具有测量功能，利用在弹性限度内，弹簧的伸长（或压缩）跟外力成正比这一性质可制成弹簧秤。

2、弹簧劲度系数弹簧的力学性质用劲度系数描写，劲度系数的定义因弹簧形式的不同而不同，以下主要讨论螺旋式弹簧的劲度系数。

（1）定义：在弹性限度内，弹簧产生的弹力F（也可认为大小等于弹簧受到的外力）和弹簧的形变量（伸长量或者压缩量）x的比值，也就是胡克定律中的比例系数k。

（2）劲度系数的决定因素：劲度系数的大小由弹簧的尺寸和绕制弹簧的材料决定。

弹簧的直径越大、弹簧越长越密、绕制弹簧的金属丝越软越细时，劲度系数就越小，反之则越大。

如两根完全相同的弹簧串联起来，其劲度系数只是一根弹簧劲度系数的一半，这是因为弹簧的长度变大的缘故；若两根完全相同的弹簧并联起来，其劲度系数是一根弹簧劲度系数的两倍，这是相当于弹簧丝变粗所导致；二、轻质弹簧的一些特性轻质弹簧：所谓轻质弹簧就是不考虑弹簧本身的质量和重力的弹簧，是一个理想化的模型。

由于它不需要考虑自身的质量和重力对于运动的影响，因此运用这个模型能为分析解决问题提供很大的方便。

《探究弹簧弹力与形变量的关系》一、实验题1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，由实验测得某弹簧所受弹力F和弹簧的长度L的关系图象如图所示，则：该弹簧的原长______cm该弹簧的劲度系数为______．2.如图甲示，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．实验中还需要的测量工具有：______．如图乙示，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由图可知：图线不通过原点的原因是由于______；弹簧的劲度系数______计算结果保留2位有效数字，重力加速度g取；如图丙示，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的图象．下列正确的是______A.a的原长比b的长的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小弹力与弹簧长度成正比．3.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图1所示，则由图线可知：弹簧的劲度系数为_______。

为了用弹簧测力计测定两木块A、B间的动摩擦因数，两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。

为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案_______更合理。

甲方案中，若A和B的重力分别为和。

当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为，b的示数为，则A、B间的动摩擦因数为_______。

4.在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。

所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。

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。

有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出 —图线。

由此图线可得出该弹簧的原长________cm，劲度系数________。

该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较。

优点在于：_______________________________________________________。

含弹簧的物理模型纵观历年的高考试题，和弹簧有关的物理试题占有相当的比重，高考命题者常以弹簧为载体设计出各类试题，这类试题涉及静力学问题、动力学问题、动量守恒和能量守恒问题、振动问题、功能问题等。

几乎贯穿整个力学的知识体系。

对于弹簧，从受力角度看，弹簧上的弹力是变力；从能量角度看，弹簧是个储能元件。

因此，弹簧问题能很好地考查学生的综合分析能力，故备受高考命题者的亲睐。

题目类型有：静力学中的弹簧问题，动力学中的弹簧问题，与动量和能量相关的弹簧问题。

1．静力学中的弹簧问题（1）胡克定律：F ＝kx ，ΔF ＝k ·Δx（2）对弹簧秤的两端施加（沿轴线方向）大小不同的拉力，弹簧秤的示数一定等于挂钩上的拉力。

例题1：一根轻质弹簧一端固定，用大小为F 1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l 1；改用大小为F 2的力拉弹簧，平衡时长度为l 2。

弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为CA ．2121F F l l B ．2121F F l l C ．2121F F l l D ．2121F F l l 例题2：如图所示，两木块A 、B 的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，两弹簧分别连接A 、B ，整个系统处于平衡状态。

现缓慢向上提木块A ，直到下面的弹簧对地面的压力恰好为零，在此过程中A 和B 的重力势能共增加了A ．212221)(k k g m m B ．)(2)(212221k k gm m C ．)()(21212221k k k k g m m D ．22221)(k g m m ＋12211)(k gm m m 解析：取A 、B 以及它们之间的弹簧组成的整体为研究对象，则当下面的弹簧对地面的压力为零时，向上提A 的力F 恰好为：F ＝(m 1+m 2)g设这一过程中上面和下面的弹簧分别伸长x 1、x 2，由胡克定律得：x 1＝121)(k g m m ，x 2＝221)(k g m m 故A 、B 增加的重力势能共为：ΔE P ＝m 1g(x 1＋x 2)＋m 2gx 2＝22221)(k g m m ＋12211)(k gm m m 答案：D【点评】计算上面弹簧的伸长量时，较多的同学会先计算原来的压缩量，然后计算后来的伸长量，再将两者相加，但不如上面解析中直接运用Δx ＝kF进行计算更快捷方便。

11-19年高考物理真题分专题汇编之074弹簧问题的探索1. 2011年理综安徽卷21．Ⅰ．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。

实验测出了砝码的质量m 与弹簧长度l 的相应数据，其对应点已在图上标出。

（g =9.8m/s 2) ⑴作出m-l 的关系图线； ⑵弹簧的劲度系数为 N/m 。

【解析】（1）如图所示； （2）0.248~0.2622.2015年理综福建卷19. （1）（6分）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Δl 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图丙是该同学所描绘的弹簧的伸长量Δl 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：①6.93 ②A ③超过弹簧的弹性限度解析：①由图乙知，弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度为14.66cm ，，此时弹簧的伸长量Δl 为14.66-7.73=6.93cm 。

②若随意增减钩码，会使得作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码。

③由图丙，图线的AB 段明显偏离直线OA ，即AB 段的伸长量与弹力不成线性关系，使因为钩码的重量超过弹簧的弹性限度。

3.2015年理综四川卷8. (1)(6分)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l 1。

2016年普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷)物理一、单项选择题1.一轻质弹簧原长为8cm，在4N的拉力作用下伸长了2cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为( )A.40 m/NB.40 N/mC.200 m/ND.200 N/m解析：弹簧伸长的长度为：x=2cm=0.02m，弹簧的弹力为 F=4N，根据胡克定律F=kx得：k===200N/m。

故ABC错误，D正确。

答案：D2.有A、B两小球，B的质量为A的两倍。

现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力。

图中①为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是( )A.①B.②C.③D.④解析：两球初速度大小和方向均相同，同时因抛出后两物体均只受重力，故加速度相同，因此二者具有相同的运动状态，故B的运动轨迹也是①；选项A正确，BCD错误。

答案：A3.一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示。

容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是( )A.A点的电场强度比B点的大B.小球表面的电势比容器内表面的低C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直D.将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功不同解析：A、依据电场线越疏，电场强度越弱，而电场线越密的，则电场强度越强，由图可知，则A点的电场强度比B点的小，故A错误；B、根据沿着电场线方向电势是降低的，可知，小球表面的电势比容器内表面的高，故B错误；C、因容器内表面为等势面，且电场线总垂直于等势面，因此B点的电场强度方向与该处内表面垂直，故C正确；D、因A、B在同一等势面上，将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功相同，均为零，故D错误。

答案：C4.一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只饶有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。

通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。

在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中( )A.U2＞U1，U2降低B.U2＞U1，U2升高C.U2＜U1，U2降低D.U2＜U1，U2升高解析：根据变压器的电压关系有=，当滑动触头M顺时针转动时，即n2减小时，电压U2应该减小，即降低，由于n2＜n1，所以U2＜U1，故C正确，ABD错误。

专题15 功和功率一、单项选择题1．【2015·浙江·14】下列说法正确的是A ．电流通过导体的热功率与电流大小成正比B ．力对物体所做的功与力的作用时间成正比C ．电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比D ．弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比2．【2014·重庆卷】某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的1k 和2k 倍，最大速率分别为1v 和2v ，则A.112v k v =B.1212v k k v =C.1122v k k v = D.122v k v = 3．【2015·海南·3】假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。

如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（ ）A ．4倍B ．2倍C ．3倍D ．2倍4．【2011·上海卷】如图，一长为L 的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m 的小球。

一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为A ．mgL ωB ωC ．12mgL ω D ω 5．【2011·四川卷】如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则A ．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B ．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D．返回舱在喷气过程中处于失重状态6．【2012·江苏卷】如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。

在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。

在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大，后减小 D．先减小，后增大7．【2012·上海卷】质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。

定额市鞍钢阳光实验学校力学实验1．【2016·上海卷】（3分）在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是传感器。

若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏。

（选填：“大”或“小”）。

【答案】光电门；大【考点定位】机械能守恒定律的验证【方法技巧】要熟悉实验“机械能守恒定律的验证”，会计算摆球通过光电门时的速度，根据动能的公式就可以分析小球动能的变化情况。

2．【2016·浙江卷】（10分）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。

3．【2016·四川卷】（6分）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_______。

考点43 探究弹力和弹簧伸长量的关系例 (2015·新课标Ⅱ·23)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1所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6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，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，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9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整：________；________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图2给出的坐标纸上画出1k—n 图像．图2(3)图2中画出的直线可近似认为通过原点．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 ＝________ N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系表达式为k ＝________ N/m. 解析 (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mgx －x 0＝0.100×9.80－－2N/m ≈81.7N/m ，1k≈0.012 2 m/N.(2)1k－n 图像如图所示(3)根据图像可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0N/m.答案 (1)81.7 0.012 2(2)见解析图(3)1.75×103n (在1.67×103n ～1.83×103n 之间均可) 3.47l 0(在3.31l 0～3.62l 0之间均可)2．(2015·浙江·21)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图3连接起来进行探究．图3(1)某次测量如图4所示，指针示数为________ cm.(2)在弹性限度内，将50 g 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 如表所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________ N/m(重力加速度g ＝10 m/s 2)．由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．答案 (1)16.00(有效数字位数正确，15.96～16.05均可) (2)12.45(12.20～12.80均可) 能解析 (1)刻度尺分度值为1毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为16.00 cm. (2)当A 弹簧的弹力为F A 1＝0.50 N 、F A 2＝1.00 N 、F A 3＝1.50 N 、F A 4＝2.00 N 时，弹簧长度L A 1＝15.71 cm 、L A 2＝19.71 cm 、L A 3＝23.66 cm 、L A 4＝27.76 cm ，根据ΔF ＝k Δx 得k 1＝12.50 N/m 、k 2＝12.66 N/m 、k 3＝12.20 N/m ，所以弹簧Ⅰ的劲度系数k ＝k 1＋k 2＋k 33＝12.45 N/m.根据表可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx ′，也可以根据ΔF ＝k ′Δx ′计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过做F —x 图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数)． 3．如图5为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺．现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：图5已知所有钩码的质量可认为相同且为m0＝50 g，当地重力加速度g＝9.8 m/s2.请回答下列问题：(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k＝____ N/m.(结果保留两位有效数字)(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较____________(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)．答案(1)32 (2)没有影响解析(1)根据胡克定律k(x－x0)＝nm0g，代入数据求k，再求平均得k＝32 N/m；(2)因在计算弹力时把弹簧自身的重量引起的形变量减去了，故弹簧自身有重量对测量值没有影响．强化练习1．今年6月7日虎门大桥撞船事故后，全国交通部门加强了对国内各种大桥的检测与维修．某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50 m、横截面积为400 cm2的新悬索能承受的最大拉力．由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难．同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究．由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关．因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律．(1)同学们准备和《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂．再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验．但有同学说悬索的重力是不可忽略的．为了避免悬索自身重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：________________________. (2)同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其横截面积．某次测量的结果如图1所示，则该样品的直径为________ cm.图1①分析样品C 的数据可知，其所受拉力F C (单位N)与伸长量x (单位m)遵循的函数关系式是________．②对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度的________成正比、与悬索的横截面积的大小成正比．答案 (1)将悬索样品水平放置在光滑水平面上，用定滑轮将重物竖直向下的重力变为水平方向的拉力 (2)0.830 (3)①F C ＝2×106x (N) ②平方的倒数解析 (2)游标卡尺的读数分两部分，一部分是游标尺零刻度线在主尺上所指的读数，即8 mm ，另一部分是与主尺刻度线对齐的游标尺刻度线示数与精确度的乘积，即6×0.05 mm＝0.30 mm ，最终读数为8 mm ＋0.30 mm ＝8.30 mm ＝0.830 cm.(3)①分析样品C 的数据可发现拉力F 与伸长量成正比，比例系数为200 N 0.000 1 m＝2×106 N/m.②分析样品A 、B 、D ，可以发现，拉力F 与伸长量的比例系数分别为1×106 N/m ，14×106N/m和19×106N/m ，而长度比为1∶2∶3，所以比例系数与悬索长度的平方的倒数成正比．。