3.1重力与弹力
一、单选题
1.关于弹力的说法,正确的是( )
A.挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变产生的
B.绳对物体的弹力方向总是沿绳方向,杆对物体的弹力方向总是沿杆方向
C.木块放到桌面上受向上的弹力,是由于木块发生微小形变产生的
D.弹簧弹力的方向总是沿弹簧方向,弹簧弹力的大小总是正比于弹簧长度
2.一辆汽车停在路面上,下列关于汽车和路面受力的说法,正确的有( )
A.地面受到了向下的弹力,是因为地面向下发生了形变
B.汽车受到了向上的弹力,是因为汽车向下发生了形变
C.地面受到了向下的弹力,是因为汽车向上发生了形变
D.汽车受到了向上的弹力,是因为地面向上发生了形变
3.一根原长为、劲度系数为的轻弹簧,在外力作用下被拉长到(弹簧始终在弹性限度范围内),则弹簧弹力大小为( )
A. B. C. D.
4.下列关于重力的说法中正确的是( )
A.根据可知,物体的质量与其重力成正比
B.地球对物体的引力就是物体的重力
C.重心一定在物体上
D.重力的方向总是竖直向下的
5.如图所示,木块A、B的质量分别为m、2m,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,现在用力缓慢竖直向上拉A直到B刚好离开地面,则这一过程A上升的高度为(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
6.如图所示,一个足球沿斜坡向下滚动,滚动过程中该足球的( )
A.重力增大 B.重力减小
C.重力方向与坡面垂直 D.重力方向与水平面垂直
7.下列说法正确的是( )
A.书放在桌面上受到向上的弹力,是书发生微小形变而产生的
B.书放在桌面上受到向上的弹力,是桌面发生微小形变而产生的
C.张紧的弦把箭射出,箭受到弦的推力,是箭发生形变而产生的
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是电灯发生微小形变而产生的
8.如图有一材质均匀的玻璃水杯,在逐渐倒水至杯满过程中,下列说法正确的是( )
A.未加水时,水杯的重心在水杯壁上某位置
B.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置不发生变化
C.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置逐渐降低
D.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置先降低后升高
9.弹簧弹力与形变量的F-x图像如图所示,下列说法正确的是( )
A.a的原长比b的长
B.a的劲度系数比b的大
C.弹性限度内施加同样大的力,a的形变量比b的大
D.弹性限度内,两弹簧的弹力都与弹簧的长度成正比
10.如图所示,一根弹簧其自由端在未悬挂重物时指针正对第2根刻度线,在弹性限度内,当挂上重物时指针正对第7根刻度线(图中未标出)。若要指针正对第4根刻度线,应悬挂的重物是( )
A.
B.
C.
D.由于没有标出刻度值和不知弹簧的劲度系数,无法计算
11.如图所示,在利用悬挂法测薄片物体重心位置时,利用的力学原理是( )
A.绳对物体的拉力与物体受到的重力等大反向
B.绳对物体的拉力与物体对绳的拉力等大反向
C.物体对地球的引力与地球对物体的引力等大反向
D.物体受到的重力与天花板对绳的拉力等大反向
12.关于以下各物体所受弹力(杆受地面的弹力、车受弹簧的弹力、书受桌面的弹力、灯受悬挂绳的弹力)的示意图,正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
13.如图所示,小球a、b之间一定有弹力作用的是( )
A. B.
C. D.
14.关于弹力,下列说法正确的是( )
A.木块放在水平桌面上受到向上的弹力,是木块发生微小形变而产生的
B.木块放在水平桌面上受到向上的弹力,是桌面发生微小形变而产生的
C.在弹性限度范围内,弹簧的弹力大小与形变量成正比
D.没有相互接触的物体间也能产生弹力
15.如图所示,A、B两物体的重力分别是GA=5 N,GB=6 N。A用细线悬挂在顶板上,B放在水平面上,A、B间轻弹簧的弹力F=2 N,则细线中的张力FT及地面对B的支持力FN的可能值分别是( )
A.3 N和8 N B.7 N和8 N C.7 N和4 N D.3 N和4 N
16.有两根完全相同的轻质弹簧,先将一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端连接一个质量为m的物体,如图1,物体静止时,弹簧长度为L1;再将第二根上端与第一根下端拴接,如图2,在第二根的下端悬挂另一个质量为2m的物体,物体静止时,两弹簧的总长度为L2。已知重力加速度为g,弹簧的形变在弹性限度范围内,下列关于该弹簧的说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为 B.弹簧的劲度系数为
C.弹簧的原长为 D.弹簧的原长为
17.2021年10月18日,全国“体校杯”足球比赛在江西省赣州市开赛。如图所示的四个情景,分别对应四个选项。其中说法正确的是( )
A.图甲中,即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变
B.图乙中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.图丙中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
D.图丁中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它受到的重力
三、实验题
18.在“探究弹簧的弹力和伸长的关系”实验中,一个实验小组使用两条不同的轻质弹簧a和b,在弹性限度内得到弹力与弹簧长度l的关系图象如图所示。设弹簧a和b的原长分别为和,劲度系数分别为和由题图可知,_________,_________(填“大于”或“小于”)。若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选用弹簧_________。(填“a”或“b”)
19.某同学做“探究弹簧弹力和弹簧伸长量关系”的实验,如图甲所示,他在竖直悬挂的弹簧下端加挂钩码,下表是实验时测出的数据,实验时弹簧始终未超过弹性限度,弹簧的质量忽略不计,取g=10N/kg。
(1)根据实验数据在图乙给定的坐标系中作出弹簧弹力F跟弹簧总长度L的关系图像;(_______)
(2)根据作出的图像写出弹簧弹力F(单位:N)跟弹簧伸长量L(单位:×10-2m)之间的关系式______。
(3)若弹簧的质量不能忽略,该同学在测量时没有考虑弹簧的质量,这样导致劲度系数的测量值与真实值相比_________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
砝码质量m/g 弹簧总长度L/cm
0 6.00
30 7.10
60 8.00
90 9.10
120 10.10
150 11.00
四、解答题
20.有一种圆珠笔,内部有一根小弹簧。如图所示,当笔杆竖直放置时,在圆珠笔尾部的按钮上放一个200 g的砝码,砝码静止时,弹簧压缩量为2 mm。 (g取10 m/s2)试求:
(1)笔内小弹簧的劲度系数。
(2)请在图中用直尺作出砝码所受力的图示。(作图要求:直尺作图,各力作用点均在砝码的重心上,标明各力名称)
21.科学研究表明:金属杆受到拉力会伸长,在一定范围内,金属杆的伸长与它所受到的拉力成正比关系,现有一金属杆L长为,横截面积为,实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过。由于直接对这一金属杆测试有困难,故选用同种材料制成的样品进行测试,测试时样品所受的拉力始终为,通过测试取得数据如下表所示:
长度 横截面积 伸长
1 0.05 0.16
2 0.05 0.32
1 0.10 0.08
4 0.10 0.32
4 0.20 0.16
请分析表中数据回答下列问题:
(1)分析样品测试数据,推理说明金属杆伸长的长度还跟什么因素有关?
(2)推算金属杆L能够承受的最大拉力?
(3)在样品进行测试时,采用如图所示的装置,其中指针可以以转动轴为轴在纸面内自由转动,(转动轴垂直于纸面),试分析这样设计的读数装置有何优点?
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.A
【详解】
A.挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变产生的,选项A正确;
B.绳对物体的弹力方向总是沿绳方向,杆对物体的弹力方向不一定沿杆方向,选项B错误;
C.木块放到桌面上受向上的弹力,是由于桌面发生微小形变产生的,选项C错误;
D.弹簧弹力的方向总是沿弹簧方向,在弹性限度内,弹簧弹力的大小总是正比于弹簧的形变量,选项D错误。
故选A。
2.C
【详解】
A.地面受到了向下的弹力,是因为汽车发生了形变,对地面产生了弹力,故A错误;
B.汽车受到了向上的弹力,是因为地面发生了形变,对汽车产生了弹力,故B错误;
C.地面受到了向下的弹力,是因为汽车向上发生了形变,对地面产生了弹力,故C正确;
D.汽车受到了向上的弹力,是因为地面向下发生了形变,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】
根据胡克定律可得,弹簧弹力大小为
故选A。
4.D
【详解】
A.根据
可知,物体的重力与其质量成正比,选项A错误;
B.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,除两极外地球对物体的引力不等于物体的重力,选项B错误;
C.重心不一定在物体上,可能在物体的外部,选项C错误;
D.重力的方向总是竖直向下的,选项D正确。
故选D。
5.C
【详解】
开始时,A、B都处于静止状态,弹簧的压缩量设为x1,由胡克定律有
物体B恰好离开地面时,弹簧的拉力等于B的重力,为2mg,设此时弹簧的伸长量为x2,由胡克定律有
这一过程中,物体A上升的高度
解得
故选C。
6.D
【详解】
一个足球沿斜坡向下滚动,滚动过程中该足球的重力不变,方向竖直向下,与水平面垂直,故D正确,ABC错误。
故选D。
7.B
【详解】
AB.书放在桌面上受到向上的弹力,这个弹力的施力物体是桌面,所以是桌面发生微小形变而产生的,故A错误,B正确;
C.张紧的弦把箭射出,箭受到弦的推力,这个推力的施力物体是弦,所以是弦发生形变而产生的,故C错误;
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,这个拉力的施力物体是电线,所以是电线发生微小形变而产生的,故D错误。
故选B。
8.D
【详解】
A.水杯未加水时,重心位置在水杯的中心略偏下一点的位置,不在玻璃壁上,故A错误;
BCD.在水杯加水的过程中,水杯和水整体的重心先降低后升高,故BC错误,D正确。
故选D。
9.C
【详解】
A.因为图像的横截距代表弹簧原长,由图可知,a的原长比b的短,A错误;
B.图像的斜率表示弹簧的劲度系数的大小,a的斜率比b的斜率小,所以a的劲度系数比b的劲度系数小,B 错误;
C.根据
弹性限度内施加同样大的力,a的劲度系数比b的劲度系数小,则a的形变量比b的大,C正确;
D.弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的形变量(伸长量或压缩量)成正比,弹力与弹簧的长度不成正比,D错误。
故选C。
10.C
【详解】
根据胡克定律
F=kx
可得
70=k 5L
F=k 2L
解得
F=28N
故选C。
11.A
【详解】
物体受力平衡,则所受的绳对物体的拉力与物体的重力等大方向,则细绳的方向必然要过物体的重心位置,改变悬挂点的位置,可得到两条过重心的直线,其交点即为薄板的重心位置,则选项A正确,BCD错误。
故选A。
12.C
【详解】
A.杆受地面的弹力方向垂直于地面向上,故A错误;
B.弹簧伸长,故弹簧的弹力方向是水平向右,故B错误;
C.书受桌面的弹力方向垂直于桌面向上,故C正确;
D.灯受悬挂绳的弹力方向是沿绳收缩方向,故D错误。
故选C。
13.BD
【详解】
弹力的产生必须满足两个条件:相互接触且发生弹性形变。
A.重力的方向竖直向下,由图知细线自然下垂,虽然两小球相互接触但没有发生弹性形变,不会产生弹力,故A错误;
BD.重力的方向竖直向下,由图知细线没有自然下垂,而是互成角度,说明两球相互挤压,会发生弹性形变,能够产生弹力,故BD正确。
C.由图可知:图中两个小球虽然都相互接触,但它们之间并没有相互挤压的作用,也就不能发生弹性形变,从而不能产生弹力,故C错误。
故选BD。
14.BC
【详解】
AB.木块放在水平桌面上受到向上的弹力,是桌面发生微小形变而产生的,A错误,B正确;
C.由胡克定律公式F=kx可知,在弹性限度范围内,弹簧的弹力大小与形变量成正比,C正确;
D.只有在相互接触的物体间,发生形变时才能产生弹力,D错误。
故选BC。
15.AC
【详解】
若弹簧开始处于伸长状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
若弹簧开始处于压缩状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
所以AC正确;BD错误;
故选AC。
16.BD
【详解】
设弹簧原长为,由胡克定律知
两根弹簧串联后挂物体时,则有
联立方程组可以解得
,
故选BD。
17.AC
【详解】
A.即将被踢起的足球受到脚给它的弹力是由于脚发生了形变,选项A正确;
B.静止在光滑水平地面上的两个足球接触,若相互之间有弹力作用,则需求无法保持静止状态,所以没有受到相互作用的弹力,选项B错误;
C.落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,选项C正确;
D.静止在草地上的足球受到的弹力,与重力相平衡。但不是它的重力,选项D错误。
故选AC。
18.小于 大于 b
【详解】
弹力与弹簧长度l的关系图象中,与横轴交点表示弹力为零,即弹簧原长,由题图可知,小于。
弹力与弹簧长度l的关系图象中,斜率表示弹簧劲度系数,由题图可知,大于。
若要制作一个精确度较高的弹簧秤,需要在相同弹力的情况下,产生更明显也就是更大的形变量,需要劲度系数小的弹簧,所以应选用弹簧b。
19. F=30L 相等
【详解】
(1)采用描点法得到图像如下
(2)根据图像可得劲度系数为
故关系式为
F=30L
(3)若考虑弹簧的质量,其质量在不加砝码的时刻已经让弹簧伸长,不会对加砝码后的长度改变有影响,因此不变,所以劲度系数的测量值与真实值相等。
20.(1)1000 N/m;见详解所示
【详解】
(1)因为砝码处于静止,则
所以有
力的图示如图所示
21.(1)横截面积,金属杆长度;(2)10000N;(3)可以将金属杆伸长的长度变大,使现象更明显
【详解】
(1)分析1、2栏可以发现,金属杆横截面积和所受拉力相等时,长度越长,金属杆伸长的长度越大,分析1、3栏可以发现,金属杆长度和所受拉力相等时,横截面积越大,金属杆伸长的长度越小。
(2)分析4、5栏可以发现,长度为4m,拉力为1000N时
故拉力为1000N时,横截面积为时,伸长长度为0.04cm,故要求金属杆受到拉力后的伸长不超过,则金属杆L能够承受的最大拉力为10000N。
(3)可以将金属杆伸长的长度变大,使现象更明显。答案第1页,共2页
答案第1页,共2页