人教版必修第一册 3.1 重力与弹力
一、单选题
1.如图甲,竖直放置的轻弹簧上有一质量为1kg的物块A,静止时弹簧的长度为8cm。用该弹簧将质量为2kg的物块B悬吊在天花板上,如图乙所示,静止时弹簧的长度为14cm,已知,弹簧的形变在弹性限度内,则弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
2.三个半径相同的小球放置于相同的凹形槽上,如图所示。在图(1)、图(2)和图(3)中,小球的重心分别在球心上方、球心和球心下方,对应凹槽对小球两个弹力之间的夹角分别为、和,三夹角关系为( )
A. B.
C. D.因小球质量未知,故无法确定
3.下列关于弹力的叙述不正确的是( )
A.通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都属于弹力
B.轻绳或者轻杆上的弹力,其方向总是在沿绳或杆的直线上
C.两物体相互接触才可能有弹力的存在
D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
4.近两年新冠疫情一直困扰着全世界,出门佩戴口罩成了很多人的习惯.学完胡克定律后,小明对口罩两边的弹性轻绳展开研究.如图所示,弹性轻绳B端不动,将A端拆开并打一小环,结点为C,自然伸长时BC长为8.50cm,当环上悬挂一支笔时,BC长为9.50cm;当环上悬挂一个圆规时,BC长为10.00cm.若弹性轻绳满足胡克定律,且始终在弹性限度内,由以上数据可得( )
A.根据以上数据可算出此弹性轻绳的劲度系数
B.圆规的质量是笔的1.5倍
C.圆规的质量是笔的2.5倍
D.将圆规和笔一起挂在弹性绳下端时,BC长约为12cm
5.如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜,让一束激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,可以观察到墙上光点会向下移动,这个实验用到的科学方法是( )
A.微小形变放大法 B.抽象模型法 C.等效替代法 D.控制变量法
6.关于物体所受的重力,以下说法正确的是( )
A.物体只有在地面上静止时才受到重力作用
B.物体落向地面时受到的重力大于它静止时所受的重力
C.物体在向上抛出时受到的重力小于它静止时所受到的重力
D.同一物体在同一地点,不论其运动状态如何,它所受到的重力都是一样大的
7.下列各组物理量中,全部是矢量的是( )
A.位移、时间、速度、加速度 B.质量、路程、速率、速度
C.平均速度、位移、加速度、力 D.位移、路程、加速度、速率
8.下列关于力的叙述中正确的是( )
A.力不能离开物体而独立存在
B.相互接触的物体间才可能有力的作用
C.物体间的作用力可以是相互的,也可以是独立的
D.力的作用效果可以是使物体保持一定的速度向前运动
9.“自由落体”演示实验装置如图所示,当牛顿管被抽成真空后,将其迅速倒置,管内两个轻重不同的物体从顶部下落同时到底端,下列说法正确的是( )
A.重力加速度与质量无关
B.重的物体加速度大
C.轻的物体加速度大
D.真空环境下,物体的重力变为零
10.如图甲所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象,如图乙所示。则下列判断不正确的是( )
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200N/m
D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变
11.某一弹簧在弹性限度内受到的拉力时,弹簧的总长度为;受到的拉力时,弹簧的总长度为。则该弹簧的原长是( )
A. B. C. D.
12.如图所示,矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上,平板与水平面夹角为,AC与AB的夹角也为。质量为m的物块在平行于平板的拉力作用下,沿AC方向匀速运动。物块与平板间的动摩擦因数,重力加速度大小为g,拉力大小为( )
A. B. C. D.
13.下列物理量中,属于矢量的是( )
A.质量 B.时间 C.距离 D.弹力
14.轻弹簧的弹力F大小与弹簧长度l的关系图像如图所示,则该弹簧的原长l0和劲度系数k分别为( )
A.l0=5cm,k=100N/m
B.l0=5cm,k=200N/m
C.l0=10cm,k=100N/m
D.l0=10cm,k=200N/m
15.如图所示,某杂技演员具有高超的技术,能轻松地顶接从高处落下的坛子,关于他顶坛时坛子受到的支持力产生的直接原因是( )
A.坛子的形变 B.坛子的重力
C.头的形变 D.人和坛的重心发生变化
二、填空题
16.判断下列关于力的说法的正误
(1)甲用力把乙推倒,说明甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用( )
(2)只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受力,不会施力( )
(3)任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体( )
(4)两个力的大小都是5N,则这两个力一定相同( )
17.劲度系数:式中k叫作弹簧的_________,单位是_________,符号是N/m。是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量。
18.如图所示,A、B两木块质量均为m,1、2两轻弹簧的劲度系数均为k,弹簧与木块、弹簧与地面的接触点都相连,整个系统静止。现用力向上缓慢提A木块,直到2弹簧弹力大小变为原来的一半为止,在这过程中A木块移动的距离可能为_____。
三、解答题
19.如图所示,将标好刻度的圆形白纸贴于矩形木板作为表盘,使两个0刻度所在直径与木板底边垂直。把铁皮剪成指针形状,将小钢珠固定于指针尾端,然后将指针固定在位于圆心的自制转轴上;当木底边水平放置时,指针在钢珠的作用下尖端朝上,并好指到0°。这样,一个倾角仪便制作好了。请动手做一做,并说出这个倾角仪的工作原理。
20.一轻质弹簧竖直自然悬挂,测得其长度。当弹簧下端挂钩码后,弹力每增加0.50N,弹簧伸长量的增加量为1.20cm,则弹簧的劲度系数k是多少?当弹簧下端挂5.00N的钩码时,弹簧长度L是多少?(形变均在弹性限度内)
21.如图所示,弹簧的劲度系数为500N/m。图(a)是分别用F=50N的力拉弹簧的两端;图(b)是将弹簧一端固定,另一端用F=50N的力拉弹簧,试问:
(1)这两种拉弹簧的方式,弹簧的伸长量是否相同?为什么?
(2)弹簧的伸长量分别是多大?
22.一根轻质弹簧一端固定,用大小为的力拉弹簧的另一端,平衡时长度为;然后改用大小为 的力压弹簧,平衡时长度为.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,求:
(1)弹簧的原长是多少?
(2)弹簧的劲度系数是多少?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
根据题意有
故选A。
2.B
【解析】
【详解】
由曲面与点的弹力方向关系,垂直于接触点所在的平面,如图所示
根据几何关系可得,凹槽对小球两个弹力之间的夹角关系为
ACD错误,B正确。
故选B。
3.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都属于弹力,A正确,不符合题意;
B.轻绳上的弹力方向总是在沿绳的直线上,但是轻杆上的弹力方向可以沿任意方向,B错误,符合题意;
C.接触是产生弹力的条件之一,即两物体相互接触才可能有弹力的存在,C正确,不符合题意;
D.压力和支持力的方向总是垂直于接触面,D正确,不符合题意。
故选B。
4.B
【解析】
【详解】
A.根据以上数据不能算出此弹性轻绳的劲度系数,A错误;
BC.根据胡克定律
解得
B正确,C错误;
D.将圆规和笔一起挂在弹性绳下端时,BC长约为
D错误。
故选B。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
力可以改变物体的形状,用力压桌面,桌面发生形变,平面镜N或M的高度就会发生变化,从而使刻度尺上的光斑移动,然后根据光的反射定律可知光点的移动情况,把微小形变进行放大。
故选A。
6.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.物体在任何状态下均受到重力,A错误;
BCD.物体重力的大小为
与物体的运动状态无关,同一物体在同一地点,不论其运动状态如何,它所受到的重力都是一样大,BC错误,D正确。
故选D。
7.C
【解析】
【分析】
【详解】
平均速度、位移、加速度、力是既有大小也有方向是矢量,质量、路程、速率、时间只有大小没有方向是标量。
故选C。
8.A
【解析】
【分析】
【详解】
AC.力是物体间的相互作用,不能离开物体而独立存在,A正确,C错误;
B.不接触的两个物体之间也可以有力的作用,例如磁体之间的作用力,B错误;
D.力的作用效果是改变物体的运动状态或使物体发生形变,D错误。
故选A。
9.A
【解析】
【详解】
A.物体的重力加速度与物体的质量没有关系,A正确;
BC.轻重不同的物体在真空管中,只受重力,不受阻力,做自由落体运动,所以加速度相同,都等于重力加速度,BC错误;
D.真空情况下物体仍受重力作用,重力不为零,D错误。
故选A。
10.A
【解析】
【详解】
AB.弹簧产生的弹力和弹簧的形变量成正比,A错误,符合题意、B正确,不符合题意;
C.由题图乙知,F x是一个过原点的直线,可求得弹簧的劲度系数
k = N/m = 200N/m
C正确,不符合题意;
D.利用传感器进行弹力与弹簧形变量之间关系的实验,使实验更加准确,解答本题的关键是根据胡克定律正确分析乙图,得出弹力与形变量之间关系等信息。由于图象斜率不变,因此由实验可知该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变,D正确,不符合题意。
故选A。
11.C
【解析】
【分析】
【详解】
设弹簧原长为L,根据题意
F1=100N,x1=45-Lcm
F2=150N,x2=50-Lcm
根据胡克定律
F=kx
可得
F1:F2=x1:x2
代入解得
L=35cm
故选C。
12.A
【解析】
【详解】
重力沿斜面的分力平行于CD向下,滑动摩擦力与运动方向相反,受力分析有
,
根据余弦定理得
故选A。
13.D
【解析】
【详解】
质量、时间、距离只有大小没有方向是标量,弹力既有大小又有方向是矢量,ABC错误,D正确。
故选D。
14.D
【解析】
【详解】
由题图可知当弹簧长度为10cm时,弹簧的弹力为零,因此弹簧的原长为10cm。弹簧的劲度系数为
故D正确,ABC错误。
故选D。
15.C
【解析】
【详解】
由弹性产生的条件可知坛子受到的支持力产生的直接原因是头的形变,故C正确,ABD错误。
故选C。
16. 错误 错误 正确 错误
【解析】
【分析】
【详解】
(1)因为力的作用是相互的,所以甲对乙有力的作用,乙对甲也有力的作用,错误;
(2)无论有无生命或有无动力,物体是施力物体的同时也是受力物体,错误;
(3)由力的相互性可知,任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体,正确;
(4)力是矢量,比较两个力是否相同,除了要比较其大小之外,还要比较其方向,错误。
17. 劲度系数 牛顿每米
【解析】
【详解】
略
18.或
【解析】
【详解】
由胡克定律可知,1弹簧的形变量
2弹簧的形变量
2弹簧弹力大小变为原来的一半时,且2弹簧仍处于压缩状态,则此时2弹簧的压缩量为
由此可知1弹簧处于原长,在这过程中A木块向上移动的距离是
若2弹簧弹力大小变为原来的一半时,且2弹簧处于拉伸状态,则此时2弹簧的拉伸量为
可知B木块对2弹簧拉力大小是mg,分析可知1弹簧的弹力大小为2mg,此时1弹簧的拉伸量为
在这过程中A木块向上移动的距离是
19.答案见解析
【解析】
【分析】
【详解】
将待测倾角的斜面放置于水平面上,将倾角仪的底边与待测倾角的斜面重合,由于指针在重力的作用下总是处于竖直状态,这样,原来的零刻线连线与斜面垂直,指针与水平面垂直,指针所偏转的角度即为斜面倾角。利用了两个角的两边分别对应垂直时,两个角相等或互补。
20.41.67N/m,32cm
【解析】
【详解】
根据胡克定律有
劲度系数为
代入数据解得
弹簧下端挂的钩码时,k不变,弹簧的伸长量为
代入数据解得
此时弹簧的长度为
21.(1)相同,弹簧受到的拉力相等,弹簧产生的弹力相等;(2)均为0.1m
【解析】
【详解】
(1)这两种拉弹簧的方式,弹簧受到的拉力相等,弹簧产生的弹力相等,均为50N,由胡克定律可知,弹簧的伸长量相同。
(2)由胡克定律可知,两弹簧的伸长量均为
22.(1);(2)
【解析】
【详解】
(1)(2)设弹簧的原长为,则
用大小为15N的力拉弹簧
大小为的力压弹簧
解得
答案第1页,共2页
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