2021年高考物理模擬題精練1

2021年高考物理100考點最新模擬題千題精練（物理實驗）

第一部分物理力學(xué)實驗

專題1.4探究彈簧彈力與彈簧伸長的關(guān)系（基礎(chǔ)篇）

1.（6分）（2020福建泉州質(zhì)檢）在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，某同學(xué)把兩根勁度系數(shù)分別

為ki、k2的輕彈簧按如圖所示連接起來進行探究。在彈性限度內(nèi)，將50克的鉤碼逐個掛在彈簧下端，讀出

指針A、B的示數(shù)LA和LB并填入了下表。

鉤碼數(shù)1234

LA/CIYI14.7218.7222.6726.75

LB/CITI28.8734.7640.8846.87

（1）該同學(xué)認(rèn)為彈簧燈頂端O必須位于刻度尺的零刻度處，才能利用表格中的數(shù)據(jù)求出勁度系數(shù)我，你

認(rèn)為他的觀點正確嗎？答：（選填“正確”或“不正確”）；

（2）從表格數(shù)據(jù)可以得出：％k2（選填或“<”）；

（3）該同學(xué)把這兩根彈簧等效視為一根彈簧，接著用鉤碼數(shù)分別為“1”和"3”這兩組數(shù)據(jù)求其等效勁度系數(shù),

求得的結(jié)果為N/m（保留2位有效數(shù)字，取g=9.8m/s2）。

【參考答案】（1）不正確；（2）<；（3）8.3

【名師解析】

（1）根據(jù)胡克定律：F=kAx

該公式也可以寫成：AFukAx,所以彈簧kJ頂端O是否位于刻度尺的零刻度處

對測量的結(jié)果沒有影響，所以該同學(xué)的說法是錯誤的；

（2）由圖可知，B的讀數(shù)為兩根彈簧的下端的示數(shù)，所以是兩根彈簧的長度，所以B的長度的變化是B處

的變化與A處變化的差，結(jié)合表中的數(shù)據(jù)可知，在相等的拉力作用下，彈簧B的形變量較小，由F=kx可

知，一定是B的勁度系數(shù)大，即，kiVk"

（3）由表格中的第一列與第三列數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力的變化量AF=1.0N時，

彈簧形變量的變化量為：治二曲都團承⑼池二口田出產(chǎn)。［？。］!!,

△FL.（）

根據(jù)胡克定律知：（kL2N/m=8.3N/mo

【思路分析】（1）根據(jù)胡克定律分析是否正確；

（2）根據(jù)彈簧I形變量的變化量，結(jié)合胡克定律求出勁度系數(shù)。通過彈簧H彈力的變化量和形變量的變化

量可以求出彈簧n的勁度系數(shù)。

（3）由胡克定律即可求出。

解決本題的關(guān)鍵掌握胡克定律，知道F=kx,x表示形變量，以及知道其變形式AF=kAx,Ax為形變量的變

化量。

2.（2019四川第二次“聯(lián)測促改”）某同學(xué)為研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系，做了如下實驗：

①如圖所示，將白紙固定在制圖板上,橡皮筋一端固定在O點,另一端A系一小段輕繩（帶繩結(jié)）;將制圖板

豎直固定在鐵架臺上。

②將質(zhì)量為m=100g的鉤碼掛在繩結(jié)上，靜止時描下橡皮筋下端點的位置Ao；用水平力拉A點，使A點在

新的位置靜止，描下此時橡皮筋下端點的位置Ai；逐步增大水平力，重復(fù)5次。

③取下制圖板，量出Ai、A2、…各點到O的距離h、12、…量出各次橡皮筋與OAo之間的夾角at、a2、…

1

④在坐標(biāo)紙上作出cosa』的圖像如圖。

完成下列填空:

（1）已知重力加速度為g,當(dāng)橡皮筋與OAo間的夾角為a時，橡皮筋所受的拉力大小為（用g、m、

a表示）。

⑵取g=10m/s2,由圖可得橡皮筋的勁度系數(shù)k=N/m,橡皮筋的原長10=m。

mg

【參考答案】⑴cosa（2）1000.21

mg

【名師解析】（1）橡皮筋拉力沿豎直方向的分力大小等于鉤碼重力,Fcosa=mg,F=cosa?

mg1k%1.6-1k

（2）根據(jù)胡克定律下=3-10）下=（:059聯(lián)立解得?050：=7719］一加且斜率為（。）2

22￡-22xIO-m>=m^

解得k=100N/m;由題圖可知,橡皮筋的原長1（,=0.21m。

3.（2018廣東韶關(guān)二模）某同學(xué)看到法治節(jié)目中報道有人用彈弓射擊野生保護動物，他對此行為表示強烈

譴責(zé)，為了教育其他同學(xué)不要玩彈弓，他想用學(xué)過的物理知識來實際測量它的威力。于是他準(zhǔn)備了一個節(jié)

目中類似的彈弓（如圖甲），它每側(cè)固定有兩根完全相同的橡膠管。金屬彈珠質(zhì)量為10g,直徑為10mm。

圖甲圖乙田丙

（1）他首先猜想橡膠管拉伸過程中彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律，為了驗證猜想進行了實驗。由于實

驗室的傳感器量程較小，于是他取其中一根橡膠管進行實驗，通過傳感器拉動橡皮管，記下它每一次的長

度L及對應(yīng)的拉力F大小，并在坐標(biāo)紙畫出圖乙所示的圖象。

為了便于研究，他在老師的啟發(fā)下將原圖象擬合成如圖丙所示，請你根據(jù)圖象，計算出該單根橡膠管的原

長Lo______，勁度系數(shù)k。

（2）同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)彈丸發(fā)射后的比動能（動能與最大橫截面積的比值）超過IKJ/cn?就可被認(rèn)定為

槍支，并且滿足胡克定律的物體在彈性限度內(nèi)其彈性勢能E與形變量x的關(guān)系式可表示為Ep=2匕2在一次

測試中彈弓每側(cè)的橡皮管組拉至49cm長。請你估算彈珠離開彈弓時的比動能（n取3,結(jié)果保留兩位

有效數(shù)字）

【參考答案】（1）70N/m34cm

（2）4.2J/cm2

AF112-42

【名師解析】（1）根據(jù)胡克定律得，k=——=———二=70N/m，當(dāng)L=40cm時，F(xiàn)=4.2N,根據(jù)

△x0.1

F=k（L-Lo）,代入數(shù)據(jù)解得Lo=34cm.

（2）當(dāng)彈弓拉到49cm時，由機械能守恒Ek=4X

彈珠的比動能A。=],

D

S=52，

代入數(shù)據(jù)解得兒=4.27/cm2

4.如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸

長量的關(guān)系.

（1）為完成實驗，還需要的實驗器材有：.

（2）實驗中需要測量的物理量有：.

（3）圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為N/m.圖線不過原

點的原因是由于.

（4）為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下：

A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組（x,用對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來；

B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度/o：

C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；

D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個…鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度，

并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；

E.以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式.首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮

二次函數(shù)；

F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；

G.整理儀器.

請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：.

【參考答案】（1）刻度尺（2）彈簧原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量（或?qū)?yīng)的彈簧長度）

（3）200彈簧自身存在重力（4）CBDAEFG

【名師解析】（1）根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；（2）根據(jù)實驗原理，實驗中需要

測量的物理量有彈簧的原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量（或?qū)?yīng)的彈簧長度）；（3）取圖象中

(0.5,0)和(3.5,6)兩個點，代入尸=履可得女=200N/m,由于彈簧自重的原因，使得彈簧不加外力時就有形變

量.(4)根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.

5.(2018?深圳聯(lián)考)把兩根輕質(zhì)彈簧串聯(lián)起來測量它們各自的勁度系數(shù)，如圖甲所示。

(1)未掛鉤碼之前，指針8指在刻度尺如圖乙所示的位置上，記為cm；

(2)將質(zhì)量50g的鉤碼逐個掛在彈簧I的下端，逐次記錄兩彈簧各自的伸長量：所掛鉤碼的質(zhì)量〃?與每根彈

簧的伸長量x,可描繪出如圖丙所示的圖象，由圖象可計算出彈簧H的勁度系數(shù)而=N/m；(取重

力力口速度g=9.8m/s2)

(3)圖丙中，當(dāng)彈簧I的伸長量超過17cm時其圖線為曲線，由此可知，掛上笫個鉤碼時，拉力已

經(jīng)超過它的彈性限度，這對測量彈簧H的勁度系數(shù)(選填“有”或“沒有”)影響(彈簧II的彈性限度足夠

大)。

【參考答案】⑴11.50⑵28(3)5沒有

【名師解析】(1)刻度尺讀數(shù)需讀到最小刻度的下一位，指針示數(shù)為11.50cm；

(2)由圖象中的數(shù)據(jù)可知，彈簧II的形變量為Ax=7.00cm時，拉力：尸=4x0.05+9.8N=1.96N

p196

根據(jù)胡克定律知：k?=人=7/乂1n)N/m—28N/m；

ZAA/.VVA1U

(3)由圖象中的數(shù)據(jù)可知I,當(dāng)彈簧I的伸長量為14cmHj,對應(yīng)的拉力是L96N,所以其勁度系數(shù)：k尸導(dǎo)

196

140戰(zhàn)105N/m=14N/m,彈簧I的伸長量為17cm時，對應(yīng)的拉力尸=14x0.17N=2.38N,n=

2.38

98

加=4.86,由此可知，掛上第5個鉤碼時，拉力已經(jīng)超過它的彈性限度，這時，彈簧H的圖線仍然是直

線，說明對測量彈簧n的勁度系數(shù)沒有影響。

6.(6分)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測量彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖所示。將彈

簧的左端固定在桌面的“0”刻度處，彈簧的右端帶有指針。所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右

恒定的拉力。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，分

別記錄指針?biāo)缚潭瘸叩目潭?，所得?shù)據(jù)列表如下

KiMii

8

鉤碼數(shù)（個）01234

刻度尺的刻度x/cm10.8012.1513.4616.14

（1）當(dāng)在彈簧下端掛上3個鉤碼時，指針?biāo)疚恢萌鐖D所示，請將上表補充完整______

A/wwyyyyyj........................

~~~IIFIIIIIYI|IIIII

1415

（2）已知實驗所用單個鉤碼質(zhì)量為100g,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,則該彈簧的勁度系數(shù)為N/m。

（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（3）該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較

優(yōu)點在于：___________________________________

缺點在于：___________________________________

【參考答案】（1）14.80cm；（2）73.4N/m；（3）優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點是:

彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差。

【名師解析】（1）因為刻度尺的分度值為1mm,故需要估讀到0.1mm,所以當(dāng)指針在如圖所示位置時，彈

簧的長度為14.80cm（.

（2）根據(jù)胡克定律可得％=竺=73.4/7/m。

Ar

（3）優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；

缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差.

7.（2017江西師大附中模擬）橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi),伸長量x與彈力F成正比，即F=kx,k的值

與橡皮筋未受到拉力時的長度L、橫截面積S有關(guān)，理論與實踐都表明k=，其中丫是一個由材料決定的常

數(shù)，材料力學(xué)上稱之為楊氏模量.

（1）.在國際單位制中，楊氏模量y的單位應(yīng)該是

A.NB.mC.N/mD.Pa

F/N

（2）.有一段橫截面是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的值.首先利用刻

度尺測得橡皮筋的長度乙=20.00cm,利用測量工具a測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D=4.000mm,那么測量工

具a應(yīng)該是

（3）.做出橡皮筋受到的拉力F與伸長量x的圖像，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k=N/m

（4）.這種橡皮筋的Y值等于（Y的數(shù)值保留一位有效數(shù)字）

【參考答案】（1）.D（2分），（2）.螺旋測微器（2分），

（3）.312.5（2分），（4）.5x106pa（3分）

【名師解析】（l）k的單位為N/m,S/L的單位為m,所以楊氏模量丫的單位應(yīng)該是N/n?=Pa,選項D正確。

（2）測得橡皮筋未受到拉力時的直徑D=4.000mm,那么測量工具a應(yīng)該是螺旋測微器。

（3）由拉力F與伸長量x的圖象斜率可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k=312.5N/m。

（4）由k=y—可得Y=kL/S=5xl（）6pa.

L

8.（2018洛陽聯(lián)考）某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)上與其長度（圈數(shù)）的關(guān)系。實驗裝置如圖（a）所

示；一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針Po、Pi、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、

30、40、50、60圈處：通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，Po指向0刻度。設(shè)彈簧下端未

掛重物時，各指針的位置記為xo；掛有質(zhì)量為0.100kg的祛碼時，各指針的位置記為X。測量結(jié)果及部分計

算結(jié)果如下表所示（〃為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80m/s2）。已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個彈

簧的自由長度為11.88cm,

PiP2P3P4P5P6

xo(cm)2.044.066.068.0510.0212.01

x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41

n102030405060

Z(N/m)163①56.043.633.828.8

1/Z(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347

（1）將表中數(shù)據(jù)補充完整：①,②一

刻度尺

T

尸O

O

尸

1

P

2

尸

3

尸

4

尸

尸5

6

磋碼

圖

(a)

。

〃圖像

1次一

畫出

紙上

坐標(biāo)

出的

（b）給

在圖

標(biāo)，

縱坐

1/k為

坐標(biāo)，

〃為橫

（2）以

，該

彈簧

一段

n的

數(shù)為

取圈

簧截

的彈

所用

驗中

從實

，若

過原點

認(rèn)為通

以近似

直線可

畫出的

（b）中

（3）圖

自由長

k與其

系數(shù)

勁度

簧的

該彈

N/m；

k=

式為

表達(dá)

關(guān)系

n的

圈數(shù)

與其

數(shù)k

度系

的勁

彈簧

為上.

表達(dá)式

的關(guān)系

度/o

N/m。

.7

①81

（1）

】

答案

【參考

0122

②0.

所示

如圖

圖像

1/h-〃

（2）

,

1.75

3.47

3

X10

(3)——

n

o

2

2

2

/m。

1.7N

k=8

N解得

=0.98

9.8N

0.1x

,mg=

10m

,20x

m=1

6x10-

m-4.0