人教版高一物理必修第一册课时作业
第一节第1课时 重力与弹力
一、单项选择题
1、关于弹力,下列说法中错误的是( )
A.物体受到的弹力是由于施力物体的形变而产生的
B.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间
C.相互挤压的物体间弹力方向总是跟接触面相垂直
D.相互接触的物体间一定存在弹力
2、如下图所示,图中的物体A均处于静止状态,下列关于受到弹力作用的说法不正确的是( )
A.图甲中地面是光滑水平的,A与B间存在弹力
B.图乙中两光滑斜面与水平地面的夹角分别为α、β,A对两斜面均有压力的作用
C.图丙中地面光滑且水平,A与竖直墙壁有压力的作用
D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用
3、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.
4、关于胡克定律,下列说法错误的是 ( )
A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比
B.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
5、如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重为2 N的小球,小球处于静止状态,则弹性杆对小球的弹力( )
A.大小为2 N,方向平行于斜面向上
B.大小为1 N,方向平行于斜面向上
C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上
D.大小为2 N,方向竖直向上
6、如图所示,弹簧质量不计,劲度系数k=400 N/m,一端固定在P点,另一端悬挂质量为1 kg的物体M,当M静止时,弹簧的长度为10 cm,若将M换为质量为2 kg的物体N,则N静止时,弹簧的长度为(弹簧始终在弹性限度内,g=10 m/s2)( )
A.10 cm B.12.5 cm
C.15 cm D.20 cm
7、如图所示,轻弹簧的两端各受10 N的拉力F的作用,弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内)。下列说法正确的是 ( )
A.该弹簧的劲度系数k为400 N/m
B.该弹簧的劲度系数k为200 N/m
C.弹簧的劲度系数k与所受弹力成正比
D.弹簧的弹力为20 N
8、如图所示,木块A、B的质量分别为3m、m,一个劲度系数为k的轻质弹簧的两端分别与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,则在这一过程中A上升的高度为(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
二、多项选择题
9、关于重力和重心,下列说法正确的是( )
A.重力的方向总是和支持重物的支持面垂直
B.质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小
C.物体的重心一定在物体上
D.用线竖直悬挂的物体静止时,线的方向一定通过重心
10、在各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的跳水运动就是一个实例。下列说法正确的是( )
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的
D.跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的
11、如图所示,A、B两个物块的重力分别是GA=3 N,GB=4 N,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F=2 N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是( )
A.1 N和6 N B.5 N和6 N
C.1 N和2 N D.5 N和2 N
12、如图所示,各接触面是光滑的,A、B处于静止状态,则A、B间无弹力作用的是( )
13、如图所示是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40 cm,某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m,则( )
A.人的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.每根弹簧的劲度系数为125 N/m
D.每根弹簧的劲度系数为500 N/m
三、非选择题
14、将一个棱长为a的均匀立方体绕着自己的一条棱翻转,当它的面对角线刚好与地面垂直时,其重心位置升高了多少
15、如图所示为一轻质弹簧的长度l和弹力F大小的关系图线,试由图线确定:
(1)弹簧的原长。
(2)弹簧的劲度系数。
(3)弹簧长为0.20 m时弹力的大小。
16、如图所示,一根弹簧的自由端B在未悬挂重物时,正对刻度尺的零刻线,挂上100 N的重物时正对着刻度20,试问:
(1)当弹簧分别挂50 N和150 N重物时,自由端所对刻度尺读数应是多少?
(2)若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端悬挂了多重的重物?
17、由实验测得某弹簧的长度L和弹力F的关系如图所示,求:
(1)该弹簧的原长为多少?
(2)该弹簧的劲度系数为多少?
18、质量分别为1 kg、2 kg、3 kg的木块a、b、c与两个原长均为10 cm、劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接,如图所示,其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,取g=10 m/s2,求:
(1)c木块刚好离开水平地面时绳子对b的拉力大小;
(2)该过程p弹簧的左端向左移动的距离。
答案与解析
1.D
解析:物体受到的弹力是由于施力物体发生形变要恢复原状而产生的,故A说法正确;产生弹力的条件是直接接触的物体间发生形变,故B说法正确;弹力总是垂直于物体间接触面的,故C说法正确;相互接触的物体如果没有发生形变则它们之间没有弹力的作用,故D错误。
2、A
解析:图甲中,若除去B,A将静止,A、B之间无弹力作用,A错误;图乙中,若除去左侧斜面,A将向左运动,若除去右侧斜面,A将向右运动,所以两斜面对A均有力的作用,A对两斜面也均有压力的作用,B正确;图丙中地面光滑且水平,若没有竖直墙壁,A在推力F作用下将向右运动,则A与竖直墙壁有压力的作用,C正确;图丁中,若除去斜面,A将自由下落,则A受到斜面B对它的支持力的作用,D正确。本题要选说法不正确的,故选A。
3.B
解析:如果P、Q两球之间不存在弹力,则将P、Q两球中任一方拿走后,不影响另一方的运动状态。A图中,拿走P后,Q会运动,所以P、Q间存在弹力,A错误;B图中,拿走P后,Q保持原状态不变,所以P、Q间不存在弹力,B正确;C图中,拿走Q后,P会掉下来,所以P、Q间存在弹力,C错误;D图中,拿走Q后,P会运动,所以P、Q间存在弹力,D错误。故选B。
4.B
解析:根据胡克定律F=kx知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,故A项正确;弹簧的劲度系数k与弹簧的材料、粗细等自身因素有关,即由弹簧本身的性质决定,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关,故B项错误,C项正确;由胡克定律F=kx得k=,可知弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小,故D正确;故选B。
5.D
解析:小球受重力和杆的弹力作用处于静止状态,由二力平衡知识可知,杆对小球的弹力与小球重力等大、反向,故D正确。
6.B
解析:设弹簧原长为l0,由胡克定律得mg=k(l-l0),2mg=k(l'-l0),解得l'=12.5 cm,故B正确。
7.B
解析:弹簧两端各受10 N的拉力作用,则弹簧的弹力F=10 N,根据胡克定律F=kx得,弹簧的劲度系数k== N/m=200 N/m,故A、D错误,B正确;弹簧的劲度系数k与弹簧弹力无关,与弹簧本身有关,故C错误。
8.D
解析:开始时,木块A受到重力和弹簧弹力作用而处于静止状态,弹簧处于压缩状态,设弹簧的压缩量为x1,由胡克定律和二力平衡有kx1=3mg;木块B刚好离开地面时,弹簧处于伸长状态,弹簧的拉力与B的重力大小相等,设此时弹簧的伸长量为x2,由胡克定律和二力平衡有kx2=mg;木块A上升的高度h=x1+x2,联立可得h=,故D正确。
9、BD
解析:重力的方向总是竖直向下,不一定和支持面垂直,A错误;由公式G=mg可知,重力大小由质量m和g值共同决定,由于在不同的地理位置g值不同,有可能质量大的物体所受的重力反而小,B正确;重心是物体各部分所受重力的等效作用点,可在物体上,也可在物体外,C错误;重力作用线一定过重心,拉力与重力等大反向,故拉力作用线一定过重心,D正确。
10、BC
解析:跳板和运动员的脚都受到力的作用,都要发生形变,选项A错误,B正确;运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,跳板受到的压力是运动员的脚发生形变而产生的,选项C正确,D错误。
11、AD
解析:弹簧的弹力为2 N,有两种可能情形:①弹簧处于拉伸状态;②弹簧处于压缩状态。因此对应的解应有两组。若弹簧处于拉伸状态,由A、B受力均平衡,对A有T=GA+F=3 N+2 N=5 N,对B有N=GB-F=4 N-2 N=2 N,天花板受到的拉力T′=T=5 N,地板受到的压力N′=N=2 N,D正确;同理可知,若弹簧处于压缩状态,T′=1 N,N′=6 N,A正确。
12、AC
解析:在选项B、D的图中,因为物体A、B间有相互挤压,必定存在弹力,故选项B、D错误。在选项A的图中,假设A、B间有弹力,则A、B两物体均不能处于静止状态,故A、B间无弹力作用,故选项A正确。同理,在选项C的图中,物体A与B间也没有弹力,否则会运动,故选项C正确。
13、BC
解析:每只手受到的拉力均为600 N,A错误;每根弹簧的弹力为F= N=150 N,B正确;每根弹簧的劲度系数k== N/m=125 N/m,C正确,D错误。
14、答案:a
解析:均匀立方体的重心与其几何中心重合,如图所示。
原来重心高度为h1=
翻转后的重心高度为h2=a
所以重心升高Δh=h2-h1=a-=a。
15、解析:(1)图线和横轴的交点表示弹力为零,即F=0时,表示弹簧处于原长,所以原长为10 cm。
(2)纵坐标为10 N时对应的两个点,弹簧的长度分别为5 cm和15 cm。根据胡克定律F=kx,代入数据后可以得到k=200 N/m。
(3)当弹簧长度为0.20 m时,表示弹簧的伸长量为10 cm,再根据胡克定律F=kx,代入数据后可以得到F=20 N。
答案:(1)10 cm
(2)200 N/m
(3)20 N
16、解析:由胡克定律F=kx知,对同一根弹簧k不变,可利用=求解.
即=. ①
(1)设挂50 N和150 N重物时,自由端所对刻度尺读数分别是x1、x2,由①式得:
= ②
= ③
由②③式可得:x1=10,x2=30.
(2)设自由端所对刻度是18时,所挂重物重力为G,由胡克定律得=,解得G=90 N.
答案:(1)10 30
(2)90 N
17、答案:(1)15 cm
(2)500 N/m
解析:(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由图可知该弹簧的原长为L0=15 cm.
(2)据F=kx得劲度系数k==,由图线可知,该弹簧伸长ΔL=25 cm-15 cm=10 cm时,弹力ΔF=50 N.所以,k== N/m=500 N/m.
18、答案:(1)50 N
(2)20 cm
解析:(1)c木块刚好离开水平地面时绳子对b的拉力为
T=(mb+mc)g=50 N。
(2)刚开始弹簧q处于压缩状态,设其压缩量为x1,则kx1=mbg
解得x1=4 cm
最终c木块刚好离开水平地面,弹簧q处于拉伸状态,设其拉伸量为x2,则kx2=mcg
解得x2=6 cm
最终c木块刚好离开水平地面,拉弹簧p的水平拉力大小为
F=T=50 N
则弹簧p的伸长量满足F=kx3
解得x3=10 cm
p弹簧左端向左移动的距离为x=x1+x2+x3=20 cm。