—2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册3.1重力与弹力 同步练习(Word版含答案)

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名称 —2021-2022学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册3.1重力与弹力 同步练习(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 639.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-13 11:36:26

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文档简介

高中物理人教版(2019)必修第一册3.1重力与弹力
一、单选题(共14题)
1.杂技演员有高超的技术,能轻松地顶接从高处落下的坛子.关于他顶坛时头顶受到的压力,产生的直接原因是( )
A. 坛的形变; B. 头的形变; C. 物体受到的重力; D. 人受到的重力;
2.一本书放在水平桌面上,下列说法正确的是( )
A. 书的重力与桌面对书的支持力是一对平衡力 B. 书对桌面的压力和桌面对书的支持力是一对平衡力
C. 书的重力就是书对桌面的压力 D. 书对桌面的压力是桌面发生形变而产生的
3.下列关于力的说法正确的是 ( )
A. 一个力可能有两个施力物体 B. 力可以脱离物体而存在
C. 物体受到力的作用,其运动状态一定改变 D. 物体发生形变时,一定受到力的作用
4.下列说法正确的是 ( )
A. 形状规则的物体的重心和它的几何中心是同一位置 B. 书本对课桌的压力就是书本的重力
C. 相互接触的物体之间一定产生弹力作用 D. 书本对课桌的压力是书本形变产生的
5.关于弹力,下列说法中正确的是( )
A. 相互接触的物体之间一定有弹力作用 B. 不接触的物体之间也可能有弹力作用
C. 压力和支持力的方向都垂直物体的接触面 D. 压力和支持力的方向都平行于物体的接触面
6.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示.下列表述正确的是( )
A. a的原长比b的长 B. a的劲度系数比b的大
C. a的劲度系数比b的小 D. 测得的弹力与弹簧的长度成正比
7.在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,在弹性限度内,一根弹簧悬挂10N重物时长度为0.50m;悬挂20N重物时,长度为0.60m,则弹簧受到的弹力大小为25N时,弹簧的长度可能为( )
A. 0.15 m B. 0.35 m C. 0.55 m D. 0.65 m
8.如图所示,拉力器上装有三根相同的弹簧,弹簧的自然长度为80cm,某人用480N的拉力把它拉至1.6m(在弹簧的弹性限度内)则每根弹簧的劲度系数为( )
A. 100N/m B. 150N/m C. 200N/m D. 250N/m
9.质量为m的小球从离桌面高度为H处由静止下落,桌面离地高度为h,如图所示.若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个过程中小球重力势能的变化分别为(  )
A. 减少 B. 增加
C. 增加 D. 减少
10.如图所示,木块A静止在斜面体B上。设木块受到斜面体的支持力大小为N , 摩擦力大小为f.当斜面体水平向左做加速度逐渐增大的加速运动时,若木块A相对于斜面体B始终保持静止,则 ( )
A. N增大, f增大 B. N不变,f增大 C. N减小,f先增大后减小 D. N增大,f先减小后增大
11.如图所示,弹簧秤和细绳重力不计,不计一切摩擦,物体重G=5N,弹簧秤A和B的读数分别为( )
A. 5N,0N B. 5N,10N C. 5N,5N D. 10N,5N
12.如图所示,A、B两物体质量分别是mA和mB , 用劲度系数为k的弹簧相连,A、B处于静止状态.现对A施竖直向上的力F缓缓提起A,使B对地面恰好无压力,在此过程中,A上升多少(  )
A. B. C. D.
13.拉力器是一种很好的健身器材,由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。如图所示,女子用 的力拉开拉力器,使其比原长伸长了 ,假设弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律,且未超过弹性限度。则( )
A. 每根弹性绳的劲度系数为
B. 每根弹性绳的劲度系数为
C. 若对拉力器的拉力增大,则弹性绳的劲度系数也增大
D. 若对拉力器的拉力减为 ,则弹性绳长度变为
14.如图所示,下列四种情景中,物体(球或杆)均处于静止状态,它与外界的接触面(接触点)均光滑,物体所受弹力示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
二、实验探究题(共4题)
15.某同学利用如图(甲)所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验.
(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持 状态.
(2)他通过实验得到如图(乙)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线.由此图线可得该弹簧的原长x0= cm,劲度系数k= N/m.
16.某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码,做实验研究弹力与弹簧伸长量的关系。他将实验数据记录在表格中。实验时弹力始终未超过弹性限度,g取10N/kg。
砝码质量m/g 0 30 60 90 120 150
弹总长度L/cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8
(1)根据实验数据在坐标纸上作出弹力F跟弹簧总长度工关系的F-L图像。
(2)根据F-L图像计算弹簧的劲度系数的公式为k= , 计算结果k= N/m。(结果保留两位有效数字)
17.某同学用图示装S来“探究弹力与弹簧伸长的关系”表是他在实验中所测的几组数据:
弹力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
弹簧的伸长x/cm 2.6 5.0 7.2 9.8 12.4
(1)请在图2中坐标纸上作出F﹣X图线;
(2)请根据图线,写出函数表达式(x用m作为单位):________;
(3)请说明函数表达式中常量的物理意义为________;
18.某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(填“水平”或“竖直”).
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧 时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;
(3)在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6 , 数据如下表.
代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6
数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与 的差值(填“L0”或“Lx”).
(4)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为 g.(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)
三、计算题(共5题)
19.一个质量为60 kg的人,在地球上的重力为588 N,在月球上的重力为98 N.该人做摸高运动时,在地球上其重心最大能升高0.5 m,那么在月球其重心升高的最大高度为多少?
20.如图所示,在弹性限度内,原长为30cm的轻弹簧悬挂在天花板上,其劲度系数是100N/m,若在弹簧下端悬挂一个重物时,弹簧长为40cm;则此时所挂重物的重力大小为多少?
21.如图所示,质量分别为M和m的物体用细线连接,悬挂在定滑轮上,定滑轮固定在天花板上,已知M>m , 对滑轮及线的重量、摩擦不计,求细绳对天花板的拉力的大小?
22.一弹簧受到100N的拉力时,它的长度是11cm;当它受的拉力再增大50N,达到150N时,弹簧长度是13cm,求弹簧的劲度系数和2500N/m弹簧的原长7cm.
23.如图所示,倾角为α的斜面A被固定在水平面上,细线的一端固定于墙面,另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连,B静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平,右侧的细线与斜面平行.A、B的质量均为m.撤去固定A的装置后,A、B均做直线运动.不计一切摩擦,重力加速度为g.求:
①A固定不动时,A对B支持力的大小N;
②A滑动的位移为x时,B的位移大小s;
③A滑动的位移为x时的速度大小vx.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】力是成对出现的,这两个力是作用力与反作用力的关系,产生这两个力的形变是不同物体的形变,要注意对应关系。
杂技演员顶坛时头顶受到的压力,产生的直接原因是,坛的形变产生的力对头的弹力,施力物体是坛,受力物体是头顶。
故选:A。
【点评】成对出现的弹力,一定要分清各自的施力物体和受力物体,这点是解决本题的关键。
2.【答案】 A
【解析】【分析】书受到重力的受力物体是书,方向竖直向下,桌面对书的支持力的受力物体是书,方向竖直向上,两个力大小相等,作用在同一条直线上,符合平衡力的条件,是一对平衡力.符合题意.A正确,书对桌面的压力和桌面对书的支持力是桌子和书之间的相互作用力,B错误,书的重力受力物体是书,书对桌的压力受力物体是桌子,所以不是相同的力,C错误,书对桌面的压力是由于书发生形变产生的力,D错误,
故选A
【点评】平衡力和相互作用力容易混淆,注意两者的异同点:
相同点:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点:平衡力是一个受力作用,相互作用力是两个受力物体。
3.【答案】 D
【解析】【分析】一个力的存在必须要有施力物体跟受力物体同时存在,所以AB错。力的作用效果是使得物体形变或者运动状态改变,所以C错D对。
【点评】本题考查了力的概念以及力的效果的理解。力是物体对物体的相互作用。
4.【答案】 D
【解析】【解答】形状规则且质量分布均匀的物体的重心和它的几何中心是同一位置,A不符合题意;书本对课桌的压力大小等于书本的重力,因压力和重力是不同性质的力,不能说书本对课桌的压力就是书本的重力,B不符合题意;相互接触的物体之间只有发生形变时才会产生弹力作用,C不符合题意;书本对课桌的压力是书本形变产生的,D符合题意;
故答案为:D.
【分析】形状规则和质量分布均匀的物体其重心才和几何中心重合;压力和重力是不同性质的力;相互接触的物体不一定有弹力的作用。
5.【答案】 C
【解析】【分析】弹力产生的条件:弹性形变和相互接触,AB错;压力和支持力的方向都垂直于接触面指向受力物体,D错;C对;故选C。
【点评】本题难度较小,弹力产生的条件:弹性形变和相互接触,要知道弹力的方向的判断方法。
6.【答案】 C
【解析】【解答】解:A、弹簧的弹力满足胡克定律,F=k(l﹣l0),在图象中横截距表示弹簧的原长,故b的原长比a的长,故A错误
B、C、在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k,故a的劲度系数比b的小,故B错误;C正确;
D、弹簧的弹力满足胡克定律,弹力与弹簧的形变量成正比,故D错误
故选:C
【分析】弹簧的弹力满足胡克定律,F=kx=k(l﹣l0),在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k,横截距表示弹簧的原长.
7.【答案】D
【解析】【解答】解:设弹簧的原长为l0 , 根据胡克定律有:F1=k(l1﹣l0),F2=k(l2﹣l0),
代入数据有:10=k(0.50﹣l0),20=k(0.60﹣l0),
得:l0=0.40m;k=100N/m.
弹簧受到的弹力大小为25N时:25=k(l﹣l0),
代入数据得:x=0.65m
故D正确,ABC错误.
故答案为:D
【分析】弹簧的弹力与形变量遵循胡克定律F=kx,根据胡克定律列出方程组进行求解.
8.【答案】 C
【解析】【解答】由胡克定律 知: ,得 ,C对。
故答案为:C
【分析】弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比,即F= kx ,k是物质的弹性系数。

9.【答案】 D
【解析】【分析】以桌面为零势能参考平面,地面离零势能点的高度为-h,物体重力势能为:, 物体下落的高度差为, 所以重力做功为:, 故重力势能减小, D正确;
【点评】解决本题需要掌握:重力势能表达式中,h为物体相对零势能点的高度,因此重力势能大小和零势能点的选取有关;而重力做功和零势能的选取无关,只与物体的初末位置有关。
10.【答案】 D
【解析】【解答】当加速度较小时,摩擦力f沿斜面向上.将加速度分解为沿斜面向下的加速度和垂直于斜面向上的加速度.
【分析】本题考查了受力分析和牛顿运动定律的综合应用
11.【答案】 C
【解析】【解答】弹簧秤的示数等于弹簧的拉力.根据共点力平衡求出弹簧的拉力,从而得出弹簧秤的示数.
两图分别对物体分析,物体受重力和绳子的拉力,绳子的拉力等于弹簧的拉力,所以弹簧秤的示数都等于物体的重力,等于5N,C符合题意.
故答案为:C
【分析】需要注意的是,力的作用是相互的。
12.【答案】 C
【解析】【解答】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kx1=mAg…①
物体B恰好离开地面时,弹簧对B的拉力为mBg,
设此时弹簧的伸长量为x2 , 由胡克定律有kx2=mBg…②
这一过程中,物体A上移的距离 d=x1+x2…③
①②③式联立可解得d=
答:物体A上移的距离为: .
【分析】A、B原来都处于静止状态,弹簧被压缩,弹力等于A的重力mAg,根据胡克定律求出被压缩的长度x1 . 当B刚要离开地面时,弹簧被拉伸,此时弹力等于B的重力mBg,再胡克定律求出此时弹簧伸长的长度x2 , A上升距离d=x1+x2 .
13.【答案】 A
【解析】【解答】AB.由胡克定律可得

A符合题意,B不符合题意;
C.弹性绳的劲度系数与弹性绳自身因数有关,与外力无关,C不符合题意;
D.若对拉力器的拉力减为 ,则有

则此时弹性绳的长度一定大于20cm,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】利用胡克定律结合弹力和形变量的大小可以求出劲度系数的大小;劲度系数的大小与外力大小无关;利用胡克定律可以求出弹性绳子的长度。
14.【答案】 D
【解析】【解答】A.如果存在F1 , 球将无法平衡,A不符合题意;
B.物体受到两个力平衡,所以杆给物体的作用力竖直向上才能与重力平衡,B不符合题意;
C.杆的左端点与曲面接触,根据弹力方向垂直接触面指向受力物体,所以F2应指向圆心O,C不符合题意;
D.物体只受到重力和拉力,才能保持平衡,如果斜面存在支持力,物体将无法保持平衡,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】由于物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力,压力、支持力都是弹力,弹力的方向是垂直于接触面,指向被压物体。
二、实验探究题
15.【答案】 (1)竖直
(2)4;50
【解析】【解答】解:(1)弹簧是竖直的,要减小误差,刻度尺必须与弹簧平行,故刻度尺要保持竖直状态;(2)弹簧处于原长时,弹力为零,故原长为4cm;弹簧弹力为2N时,弹簧的长度为8cm,伸长量为△x=4cm=0.04m;根据胡克定律F=k△x,有:k= = =50N/m.
故答案为:(1)竖直;(2)4,50
【分析】(1)弹簧一定是竖直的,故为了减小误差,刻度尺必须竖直;(2)弹簧处于原长时,弹力为零;根据胡克定律F=k△x求解劲度系数;
16.【答案】 (1)
(2)(或填 也对);26(25~27内均可)
【解析】【解答】(1)如图所示。

(2)根据F-L图像计算弹簧的劲度系数的公式为
计算结果为
【分析】(1)利用表格数据进行描点连线;
(2)利用图像斜率可以求出劲度系数的大小。

17.【答案】 (1)解:根据表中数据利用描点法得出图像如下所示:
(2)F=21x
(3)弹簧每伸长1m其弹力增加21N
【解析】【解答】解:(1)根据表中数据利用描点法得出图像如下所示:
(2.)图像为过原点的直线,图像的斜率为: ,则有F=21x.
故答案为:F=21x.(3)根据图像结合函数表达式可知,常数的含义为:弹簧每伸长1m其弹力增加21N.
故答案为:(1)如图所示;(2)F=21x;(3)弹簧每伸长1m其弹力增加21N.
【分析】(1)根据表中数据利用描点法可以画出F﹣x图线;(2)据弹簧弹力和弹簧的形变量作出F﹣x图线,求出图线的斜率,得出曲线所代表的函数;(3)根据写出曲线所代表的函数式结合胡克定律可正确解答.
18.【答案】 (1)竖直
(2)静止
(3)Lx
(4)4.9;10
【解析】【解答】(1)用铁架台,一定是竖直悬挂;(2)弹簧晃动时测量无意义;故弹簧静止时,(3)由图可知,横轴是弹簧挂砝码后弹簧长度与弹簧挂砝码盘时弹簧长度差,所以横轴是弹簧长度与的LX差值.(4)根据胡克定律公式△F=k△x,有k= = =4.9N/m;
由表格得到,弹簧原长为:L0=25.35cm;挂砝码盘时:Lx=27.35cm;根据胡克定律,砝码盘质量为:M= = kg=0.01kg=10g;
故答案为:(1)竖直(2)静止(3)Lx(4)4.9,10
【分析】弹簧自然悬挂,故是竖直放置;充分利用测量数据,根据公式△F=k△x可以计算出弹簧的劲度系数k.其中△x为弹簧的形变量
三、计算题
19.【答案】 地球上的重力加速度
月球上的重力加速度
人跳高运动时,看做匀减速直线运动,故有:
所以 .
【解析】【解答】地球上的重力加速度
月球上的重力加速度
人跳高运动时,看做匀减速直线运动,故有:
所以 .
【分析】对于重力加速度,在不同的地理位置是有区别的,对于匀变速直线运动的基本公式要熟练运用.
20.【答案】 物体保持静止状态,故合力为零;物体受重力和弹力,二力平衡,故:G=kx=100×(0.40-0.30)N=10N.
【解析】物体保持静止状态,故合力为零;物体受重力和弹力,二力平衡,故:G=kx=100×(0.40-0.30)N=10N;
故答案为:10N
【分析】弹簧的弹力与形变量成正比;公式为:F=kx.
21.【答案】 对M,受力分析如图: 对m,受力分析如图:所以细绳对天花板的拉力
【解析】【解答】对M , 受力分析如图:
对m , 受力分析如图:
所以细绳对天花板的拉力
【分析】受力分析,牛顿运动定律是解决动力学的重要知识,要在做题中熟练运用.
22.【答案】 设弹簧的劲度系数为k,弹簧的原长为L,由胡克定律F=k△x得:
100=k(0.11-L)…①
150=k(0.13-L)…②
联立①②代入数据解之得:k=2500N/m;L=7cm
【解析】设弹簧的劲度系数为k,弹簧的原长为L,由胡克定律F=k△x得:
100=k(0.11-L)…①
150=k(0.13-L)…②
联立①②代入数据解之得:k=2500N/m;L=7cm
故答案为:2500N/m;7cm
【分析】弹簧测力计的原理是:在弹性限度范围内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,即F=kx,其中F为弹力大小,x为伸长量,k为弹簧的劲度系数.利用此求出弹簧的劲度系数和伸长.
23.【答案】 解:①支持力的大小N=mgcosα
②根据几何关系sx=x·(1 –cos α),sy=x·sinα
且s=
解得s=
③B的下降高度sy=x·sin α
根据机械能守恒定律
根据速度的定义得 ,

解得 。
【解析】【分析】①依据力的合成法则,结合平衡条件与三角知识,即可求解;②根据运动的合成与分解,结合各自位移存在的几何关系,及三角知识,即可求解;③根据系统只有重力做功,机械能守恒,结合相似三角形,得出速度之比等于位移之比,从而求解.