第2节　科学探究弹力（第1课时　形变和弹力）练习（Word版含解析）

第3章　相互作用
第2节　科学探究:弹力
第1课时　形变和弹力
基础过关练
题组一　形变和弹力的产生
1.(多选)下列各种情况中,属于弹性形变的有 (　　)
A.撑竿跳高运动员起跳中,撑竿的形变
B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变
C.细钢丝被绕制成弹簧
D.铝桶被砸扁
2.如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束光依次被两面镜子反射,最后射到墙上,形成一个光点P。用力压桌面,观察墙上光点位置的变化。下列说法中正确的是 (　　)
A.F增大,P不动　　　　　　　　B.F增大,P上移
C.F减小,P下移　　　　　　　　D.F减小,P上移
3.(2020吉林实验中学高一上期中)(多选)下列各图中,P、Q两物体之间存在弹力的是(所有的接触面都光滑,物体处于静止状态) (　　)
4.(2021黑龙江省实验中学高一上期中)(多选)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
5.(2019江苏临泽中学高一上期中)如图所示,小车受到水平向右的弹力作用,关于该弹力,下列说法中正确的是　 (　　)
A.该弹力是弹簧发生拉伸形变产生的
B.该弹力是弹簧发生压缩形变产生的
C.该弹力是小车发生形变产生的
D.该弹力的施力物体是小车
题组二　弹力的方向
6.(2020天津部分区高一上期末联考)体育课上一学生将足球踢向斜台,如图所示。下列关于斜台给足球的弹力方向的说法正确的是 (　　)
A.沿v1的方向
B.先沿v1的方向后沿v2的方向
C.沿v2的方向
D.沿垂直于斜台斜向左上方的方向
7.(2021海南儋州高一上期末)有四位同学把斜面对重物的支持力分别画成如图所示的四种情况,其中正确的是 (　　)
8.(2021江苏连云港高一上期中)如图所示,一根杆子放在水平地面上并靠在墙壁上,与地面的接触点为A,则地面对杆子的弹力方向正确的是 (　　)
A.F1　　　B.F2　　　C.F3　　　D.F4
9.(多选)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的方向分别为 (　　)
A.均竖直向上
B.均指向球心
C.B点处的弹力垂直于细杆向上
D.A点处的弹力指向球心O
题组三　二力平衡求弹力大小
10.(2019山东济南第一中学高一上期中)如图所示的装置中,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分别为F1、F2、F3,其大小关系是 (　　)
A.F1=F2=F3　　　　　　　　B.F1=F2C.F1=F3>F2　　　　　　　　D.F3>F1>F2
11.(2019福建高一12月月考)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4 N的小球,小球处于静止状态时,弹性杆对小球的弹力 (　　)
A.大小为4 N,方向平行于斜面向上
B.大小为2 N,方向平行于斜面向上
C.大小为4 N,方向垂直于斜面向上
D.大小为4 N,方向竖直向上
题组四　胡克定律
12.关于弹簧的劲度系数k,下列说法中正确的是 (　　)
A.与弹簧所受的拉力大小有关,拉力越大,k值也越大
B.由弹簧本身决定,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关
C.与弹簧发生的形变的大小有关,形变越大,k值越小
D.与弹簧本身特性、所受拉力的大小、形变大小都无关
13.(2021江苏启东中学高一上开学考试)(多选)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.根据公式k=可知,弹簧的劲度系数k与所受弹力成正比
D.弹簧长度的伸长量与对应的弹力增加量成正比
14.(2020黑龙江哈尔滨一中高一上期末)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.　　　　　　　　B.
C.　　　　　　　　D.
15.(多选)如图所示为一轻质弹簧弹力大小F和长度x的关系图像,根据图像判断,下列结论正确的是 (　　)
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的劲度系数为100 N/m
C.弹簧的原长为6 cm
D.弹力的大小为2 N时,弹簧伸长了2 cm
能力提升练
选择题
1.(2021河北邢台第二中学高一上期中,★★☆)在图中,a、b均处于静止状态,则a、b间一定有弹力的是 (　　)
2.(2020安徽郎溪中学高一上期中,★★☆)下列图中分别以杆和光滑小球为研究对象,则所画的弹力示意图都正确的是 (　　)
3.(2019湖北、山东部分重点中学第一次联考,疑难,★★☆)在研究弹簧弹力时,通常忽略弹簧本身的质量,把这样理想化的弹簧称为轻弹簧。弹簧测力计中的弹簧可以认为是轻质弹簧。下列说法中正确的有 (　　)
A.轻弹簧两端所受的拉力大小一定相等
B.轻弹簧两端所受的拉力大小可能不等
C.弹簧测力计的示数等于弹簧测力计中弹簧某一端所受力的2倍
D.根据胡克定律,在弹性限度内,轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的长度成正比
4.(2020甘肃岷县第一中学高一上期末,★★☆)一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为 (　　)
A.　　　B.　　　C.　　　D.
5.(2020安徽高三模拟,★★★)将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,其伸长量为原来的一半。现有一根原长20 cm的弹性细绳,其所受外力F与伸长量x的关系如图所示,将此细绳对折,其两端点固定于天花板同一位置,并在对折点处竖直悬系一物体,然后再缓慢放手,平衡后发现物体下降了2 cm,则该物体所受重力约为 (　　)
A.0.8 N　　　B.1.6 N　　　C.3.2 N　　　D.6.4 N
6.(2019四川成都石室中学高一上月考,★★☆)如图所示,A、B、C三个物体的质量是mA=m,mB=mC=2m,A、B两物体通过绳子绕过定滑轮相连,B、C用劲度系数为k2的弹簧相连,劲度系数为k1的弹簧一端固定在天花板上,另一端与滑轮相连。开始时,A、B两物体在同一水平面上,各物体处于静止状态,不计滑轮、绳子、弹簧的重力和一切摩擦。现用竖直向下的力缓慢拉动A物体,在拉动过程中,弹簧、与A、B相连的绳子始终竖直,到C物体刚要离开地面(A尚未落地,B没有与滑轮相碰),此时A、B两物体的高度差为 (　　)
A.+　　　　　　　　B.+
C.+　　　　　　　　D.+
7.(2019江苏连云港赣榆高级中学高一上月考,★★★)(多选)如图所示,物块质量为M,与甲、乙两弹簧相连接,乙弹簧下端与地面连接,甲、乙两弹簧质量不计,其劲度系数分别为k1和k2,起初甲处于自由伸长状态。现用手将弹簧甲上端A缓缓上提,使乙产生的弹力的大小变为原来的,则手提甲的上端A应向上移动 (　　)
A.　　　　　　　　 B.
C.　　　　　　　　 D.
答案全解全析
基础过关练
1.AB　“撑竿的形变”“椅面发生的微小形变”均能恢复原状,是弹性形变;“细钢丝被绕制成弹簧”不能恢复成“钢丝”,“铝桶被砸扁”不能恢复成“桶”,是非弹性形变,故选项A、B正确,C、D错误。
2.D　当力F增大时,两镜面均向里倾斜,使入射角减小,经两次累积,使反射光线的反射角更小,光点P下移;反之,若力F减小,光点P上移,所以,选项D正确。
3.ABC　P与Q之间相互挤压,发生弹性形变,两者之间存在弹力。题图A中,假设P、Q间没有弹力,则P受力不平衡,不能保持静止状态,与题矛盾,故A符合题意;题图B中P、Q放在圆弧形容器中,都有向下滚动的趋势,两球相互挤压,产生弹性形变,则P、Q间存在弹力,故B符合题意;题图C中P、Q两球重心不在同一直线上,相互之间存在挤压,发生弹性形变,两者之间存在弹力,故C符合题意;题图D中,假设P、Q存在弹力,由于接触面光滑,两球都将运动,与题矛盾,故D不符合题意。
4.BC　跳板和运动员的脚都发生了形变,受到弹力作用,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B、C正确。
5.A　由题意可知,弹簧发生拉伸形变,弹力是由弹簧发生形变而引起的,弹力的施力物体是弹簧,故选A。
6.D　支持力是弹力,方向总是垂直于接触面,并指向被支持物,所以斜台给足球的弹力的方向为垂直于斜台斜向左上方,故D正确。
7.A　斜面对重物的支持力作用在物体上,垂直斜面向上,故A正确,B、C、D错误。故选A。
8.C　弹力的方向是垂直于接触面并指向受力物体,以杆为研究对象,受到地面的弹力方向应该为F3的方向,故C对,A、B、D错。故选C。
9.CD　半球形光滑容器对细杆A、B两点处都有支持力。在A处:细杆与半球形光滑容器的接触面是半球形光滑容器的切面,半球形光滑容器对细杆的支持力垂直切面指向细杆,根据几何知识得知,此方向指向球心O,即A点处半球形光滑容器对细杆的支持力指向球心O;在B处:细杆与半球形光滑容器的接触面就是细杆的下表面,所以B点处半球形光滑容器对细杆的支持力垂直于细杆斜向上。故选C、D。
10.A　根据二力平衡,有F1=mg,F2=T2=mg,F3=T3=mg,所以A选项正确。
11.D　以小球为研究对象,小球受到两个力——重力和杆对小球的弹力,根据二力平衡得,弹力的方向竖直向上,大小为4 N,所以D正确。
12.B　弹簧的劲度系数k是由弹簧本身特性(长度、粗细、材料等)决定的,与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关,选项B正确。
13.BD　弹簧的弹力大小等于拉力F的大小,为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错误,B正确;弹簧的劲度系数k只由弹簧自身的因素决定,与弹簧弹力的大小无关,故C错误;由胡克定律可得ΔF=kΔx,则弹簧长度的伸长量与对应的弹力增加量成正比,故D正确。
14.D　开始时,A、B都处于静止状态,设弹簧的压缩量为x1,由胡克定律及二力平衡知识得kx1=3mg;物体B恰好离开地面时,设弹簧的伸长量为x2,由胡克定律及二力平衡知识得kx2=mg;整个过程中,物体A上升的高度h=x1+x2,联立可得h=,故A、B、C错误,D正确。
15.BC　由题图可以看出,当弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度为x0=6 cm,即弹簧的原长为6 cm,故C正确;由图知,F=2 N时,x=4 cm或8 cm,则弹簧压缩了6 cm-4 cm=2 cm,或伸长了8 cm-6 cm=2 cm,故D错误;由胡克定律得,弹簧的劲度系数k= N/m=100 N/m,故A错误,B正确。
能力提升练
1.B　判断a、b两球间有无弹力,要依据弹力产生的两个条件:一是相互接触;二是发生弹性形变。四个选项都满足了接触这一条件,但是否发生了形变难以直接观察,可以利用“假设法”来判断。在A图中,若拿去a球,b球仍静止不动,可知a、b间没有挤压,故a、b间没有弹力。在B图中,若拿去a球,b球将向左运动,可知a、b间存在相互挤压,故a、b间存在弹力。在C图中,若拿去a球,b球仍静止,可知a、b间没有挤压,故a、b间没有弹力。在D图中,若拿去斜面a,b球可能静止,可知a、b间可能没有挤压,故a、b间可能没有弹力。综上可知a、b间一定有弹力的是B图。
2.A　A图所画弹力正确;B图漏掉了墙对小球的弹力;C图多画了F2;D图中F1的方向应垂直地面向上。
3.A　以轻弹簧为研究对象,由于不计质量,因此轻弹簧所受合力为零,因此两端拉力一定等大反向;弹簧测力计的示数是弹簧一端受到的力的大小;轻弹簧受到的拉力或压力与弹簧的形变量成正比,而不是与弹簧长度成正比。故选A。
4.D　设弹簧原长为l0,由胡克定律F=kx得,F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立两式可解得k=,故D正确,A、B、C错误。
5.C　由于将一弹性绳对折,相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳,每段绳在相同的外力作用下,伸长量变为原来的一半,根据胡克定律F=kx可知劲度系数变为原来的两倍。根据F-x图像可知原来弹性细绳的劲度系数k== N/cm=0.4 N/cm,则对折后劲度系数变为2k=0.8 N/cm,所以物体的重力为G=2kx+2kx=0.8×2 N+0.8×2 N=3.2 N,A、B、D错误,C正确。
6.C　开始时,弹簧k2处于压缩状态,压缩量为,k1处于伸长状态,伸长量为;C物体刚要离开地面时,弹簧k2的弹力为2mg,弹簧k2处于伸长状态,伸长量为;k1处于伸长状态,伸长量为;A下降的距离ΔhA=+2=+;B上升的高度ΔhB=+=;则A、B的高度差为ΔhA+ΔhB=+,故选C。
7.BC　乙弹簧原先处于压缩状态,压缩量x1=,甲弹簧无形变。
情况一:用手拉住弹簧A的上端,缓慢上移时,B弹簧仍处于压缩状态,压缩量x2=
则物块上升的距离为s1=x1-x2=-=
由物块受力平衡可知,甲弹簧处于拉伸状态,伸长量x3=
则A的上端应上移l1=s1+x3=+=
情况二:用手拉住弹簧A的上端,缓慢上移时,B弹簧处于拉伸状态,伸长量x2=
则物块上升的距离为:s2=x1+x2=+=
由物块受力平衡可知,A弹簧处于拉伸状态,形变量x4=
则A的上端应上移l2=s2+x4=+=
B、C正确。