2021-2022年高一物理同步课时作业训练(人教版2019)
3.1 重力与弹力
一、单选题。本大题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.玩具汽车停在模型桥面上,如下图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为桥梁发生了弹性形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
2.如图所示,木块A、B的质量分别为3m、m,用一个劲度系数为k的轻质弹簧,其两端分别与A、B相拴接,最初系统静止,现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面,则这一过程A上升的高度为( )
A.false B.false C.false D.false
3.关于重力及重心,下列说法中正确的是( )
A.一个物体放在水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数,因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力
B.据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体的重力一定较大
C.物体放在水平面上时,重力方向垂直于水平面向下,当物体静止于斜面上时,其重力方向垂直于斜面向下
D.物体的形状改变后,其重心位置往往改变
4.如图所示,两辆车正以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布无关
D.重心是重力的作用点,重心一定在物体上
5.下列各图中所有接触面都是光滑的,P、Q 两球之间不存在弹力的是( )
A. B.
C. D.
6.在半球形光滑容器内放置一细杆,如图所示,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,则容器上A、B两点对细杆的作用力方向分别为( )
A.均竖直向上
B.均指向球心
C.A点处指向球心,B点处竖直向上
D.A点处指向球心,B点处垂直于细杆向上
7.如图所示的装置中,各小球的质量均相同,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大小分别为F1、F2、F3,其大小关系是( )
A.F1=F2=F3 B.F1=F2<F3
C.F1=F3>F2 D.F3>F1>F2
8.如图所示,A、B两个物块的重力分别是false,false,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力false,则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是( )
A.false和false B.false和false
C.false和false D.false和false
9.将一根轻质弹簧上端固定,下端悬挂一质量为m的物体,物体静止时,弹簧长度为L1;而当弹簧下端固定在水平地面上,将质量为m的物体压在其上端,物体静止时,弹簧长度为L2。已知重力加速度为g,则该弹簧的劲度系数是( )
A.false B.false C.false D.false
10.一根大弹簧内套一根小弹簧,弹簧比小弹簧短0.20m,它们的下端固定在地面上,而上端自由,如图甲所示。当加力压缩此组合弹簧时,测得力和弹簧压缩距离之间的关系如图乙所示,则两弹簧的劲度系数分别是(设大弹簧的劲度系数为false,小弹簧的劲度系数为false) ( )
A.false,false
B.false,false
C.false,false
D.false,false
二、多选题.本大题共3小题,每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11.如图甲所示,一个轻质弹簧右端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧的左端施加变化的水平拉力时,在电脑上得到了弹簧形变量x与弹簧弹力大小F的关系图像(如图乙),弹簧始终在弹性限度内.则下列判断正确的是( )
A.弹簧产生的弹力与弹簧的长度成正比
B.根据图像,当弹簧形变量x=15cm时,弹力F=30N
C.该弹簧的劲度系数是2 N/m
D.当对弹簧的左端施加水平压力时,弹簧劲度系数不变
12.如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线,根据图线可以确定( )
A.弹簧的原长为10 cm
B.弹簧的劲度系数为200 N/m
C.弹簧伸长15 cm时弹力大小为10 N
D.弹簧伸长15 cm时弹力大小为30 N
13.如图所示,四种情境中物体A均处于静止状态,它与外界的接触面(点)均光滑,其中物体A所受弹力示意图正确的是( )
A.O为A球的球心,C为A球的重心
B.两球完全相同且接触,O为A球的球心
C.O为A球的球心,墙壁竖直
D.O为半球形的球心,A为一根均匀直棒
三、填空题。本大题共4小题。
14.原长为16cm的轻质弹簧,甲、乙两人同时用100N的拉力向外拉弹簧时,弹簧长度变为18cm,若将弹簧一端固定在墙壁上,另一端由甲一人用200N的力拉弹簧,这时弹簧长度为__________cm,此弹簧的劲度系数为________N/m。
15.如图所示,两木块(均当作质点)质量分别为false和false,两个轻弹簧的劲度系数分别为false和false,false木块压在上弹簧上但不拴接,整个系统处于静止状态.现缓慢向上提false,直到它刚离开上面弹簧为止,在此过程中,false上移距离为______;false上移距离为______。
16.某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长false,它们的下端平齐并固定,另一端自由,如图甲所示。当砝码盘放在弹簧上端压缩此组合弹簧时,测得此弹簧的压缩量false;将砝码放在砝码盘上并记录弹簧的压缩量,多次测得砝码质量false与对应弹簧压缩量false并描绘出false的关系图像如图乙所示。已知重力加速度false,则大弹簧的劲度系数false_____,小弹簧的劲度系数后false___,砝码盘的质量false___(结果均保留2位有效数字)
17.把一条盘放在地上的长为L的匀质铁链向上刚好拉直时,它的重心位置升高了_____;把一个边长为l的匀质立方体,绕bc棱翻倒使对角面AbcD处于垂直方向,如图所示,重心位置升高了___.
四、解答题。本大题共3小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
18.在一次蹦极中,质量为50kg的蹦极者运动到最低点时弹性绳绳长为42m,停止振荡时弹性绳绳长为24m。若该蹦极者所用弹性绳的原长为18m,劲度系数认为不变,取重力加速度g=10m/s2。求蹦极者运动到最低点时受到弹性绳的拉力。
19.小发明——设计一个自动冲水装置。
有一个排污沟,需要每隔十多分钟用水冲洗一次。为此,请你应用重心的知识设计一个自动冲水装置。设计的思路是:用一个可以转动的容器接住从水龙头细细流出的水,容器中的水装到一定体积时,由于重心位置的变化,容器失去平衡而翻倒,容器中的水被全部倒出冲洗排污沟,倒完水的容器又能自动恢复到原来的位置重新接水,如此往复。调节水龙头的流量,还可以控制两次冲水的时间间隔。请你在图的圆圈中画出你构思的这个装置的图示。
20.一个原长为L的理想轻弹簧,上端固定,下端悬挂一个质量为m的小球(视为质点),稳定时弹簧的总长变为1.5L。现将两个这样的弹簧和两个这样的小球分别如图甲和乙的方式悬挂并保持稳定(弹簧都在弹性限度内,重力加速度为g)。求:
(1)弹簧的劲度系数;(2)通过计算说明图甲和乙中,两个弹簧总长度的关系。
参考答案
1.C
【解析】桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了弹性形变而产生的,汽车受到向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变产生的,C正确,ABD错误。
故选C。
2.D
【解析】开始时,A、B都处于静止状态,弹簧的压缩量设为false,由胡克定律有
false
物体B恰好离开地面时,弹簧的拉力等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为false,由胡克定律有
false
这一过程中,物体A上升的高度
false
联立可得
false
故A、B、C错误,D正确;
故选D。
3.D
【解析】A.由于物体放在水中时,受到向上的浮力,从而减小了弹簧的拉伸形变,弹簧测力计的示数减小了,但物体的重力并不改变,故A错误;
B.当两物体所处的地理位置相同时,g值相同,质量大的物体的重力必定大,但当两物体所处的地理位置不同时,如质量较小的物体放在地球上,质量较大的物体放在月球上,由于月球上g值较小,导致质量大的物体的重力不一定大,故B错误;
C.重力的方向是竖直向下的,故C错误;
D.物体的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定,物体的形状改变后,其重心位置往往发生改变,故D正确。
故选D。
4.A
【解析】AB.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,A正确,B错误;
C.从题图中可以看出,车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,C错误;
D.重心不一定在物体上,如圆环,D错误。
故选A。
5.B
【解析】如果P、Q 两球之间不存在弹力,则P、Q 两球分离后,不影响对方的运动状态。
A.拿走P后,Q会运动的轨道最低点,所以存在弹力,A错误;
B.拿走P后,Q保持原状态不变,所以不存在弹力,B正确;
C.拿走Q后,P会掉下来,所以存在弹力,C错误;
D.拿走Q后,P会向下运动,所以存在弹力,D错误。
故选B。
6.D
【解析】碗对筷子A、B两点处都有支持力。在A处,筷子与碗的接触面是碗的切面,碗对筷子的支持力垂直切面指向筷子,根据几何知识得知,此方向指向球心O,即A点处碗对筷子的支持力指向球心O;在B处,筷子与碗的接触面就是筷子的下表面,所以B点处碗对筷子的支持力垂直于筷子斜向上,故选D。
7.A
【解析】根据二力平衡,弹簧拉力均等于一个小球的重力,所以三力相等。
故选A。
8.D
【解析】弹簧可能是压缩状态,也可能是拉伸状态。设绳子的拉力false,地板的支持力false,弹簧的弹力为F。分情况讨论:(1)如果弹簧是压缩状态时,A、B受力图如图所示
对物体A
false
对物体B
false
由于
false、false、false
计算可得
false,false
(2)如果弹簧是拉伸状态时,图中的F分别反向。对物体A
false
对物体B
false
计算可得
false,false
故D正确,ABC错误。
故选D。
9.B
【解析】设弹簧原长为false,由胡克定律得false,式中x为形变量,弹簧下端悬挂一质量为m的物体时,则有
false
质量为m的物块放在弹簧的上端时
false
联立方程组可以解得
false
故选B。
10.A
【解析】设大弹簧劲度系数为k1,小弹簧劲度系数为k2,依据
false
得在0到0.2范围内
false
在0.2m到0.3m范围内:(这个范围内小弹簧的压缩量比大弹簧大0.2m)
false
联立解得
false
false
故选A。
11.BD
【解析】根据胡克定律可知:F=k(l-l0)=kx,即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度不成正比,故A错误;根据图像可知,当弹簧形变量x=15cm时,弹力F=30N,选项B正确;在弹力与弹簧形变量图象上,图象的斜率表示劲度系数,由此可知该弹簧的劲度系数是false,故C错误;弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,与外力无关,因此由实验可知该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变,故D正确.故选BD.
12.ABD
【解析】A.当弹力为零时,弹簧处于原长,则原长为10 cm,A正确;
B.当弹簧的长度为5 cm时,弹力为10 N,此时弹簧压缩量
false
根据胡克定律
false
得
false
B正确;
CD.当弹簧伸长量
false
根据胡克定律得
false
C错误D正确。
故选ABD。
13.ABC
【解析】AC.弹力的方向为垂直接触面指向受力物体,与物体的重心无关。AC正确;
B.假设两球间有弹力,两球将分离,所以两球无弹力。B正确;
D.弹力的方向为垂直接触面指向受力物体,所以F2应指向球心。D错误。
故选ABC。
14.20 5000
【解析】[1] 甲、乙两人同时用100N的拉力向外拉弹簧时,弹簧拉力为F=100N。将弹簧一端固定在墙上,另一端由人用200N的力拉弹簧时,弹簧拉力为F=200N,根据胡克定律
falsefalse
拉力与伸长量成正比,所以弹簧长度为20cm;
[2]根据
false
falsefalse
解得k=5000N/m
15.false false
【解析】[1][2] 系统处于原来状态时,上面弹簧弹力为m1g,被压缩
false
下面弹簧k2的弹力F1=(m1+m2)g,被压缩的长度
false
当上面的木块离开上面弹簧时,下面弹簧k2的弹力F2=m2g,被压缩的长度
false
所以下面木块false移动的距离为
false
false上移距离为
false
16.false false 0.050kg
【解析】[1][2][3]大弹簧的劲度系数
false
false
解得
false
false
所以
false
17.false false
【解析】
一条盘放在地上的长为L的均匀铁链重心在地面上;竖直向上刚好拉直时,重心在中点;故重心升高false;
边长为l的质量分布均匀的立方体,重心在几何中心上,故绕bc棱翻转使对角面AbcD处于竖直位置时,重心位置升高的高度等于false.
18.false
【解析】设弹性绳的劲度系数为false,则停止振荡时,蹦极者所受重力和弹性绳的弹力二力平衡,即
false
解得
false
蹦极者到达最低点时,弹性绳的弹力为
false
19.见解析
【解析】如图所示,将轴固定在中心上方偏上少许位置(位置1),容器上口大,下方直径偏小;无水时容器重心在轴下侧(位置2下方),随着水量增多,重心上移,当重心位置较高时,容器失去平衡,绕轴转动,将水倾出,之后容器再竖起,重新蓄水,过一段时间再倾出。
20.(1)false;(2)图乙的弹簧总长度更长
【解析】(1)因理想弹簧轻质且整体稳定,由题可得
false
解得
false
(2)图甲:弹簧2的伸长量为
false
弹簧1的伸长量为
false
总长度
false
图乙:弹簧1、2连接在一起
false
false
图乙的弹簧总长度更长。