第2节 弹 力
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知识点
题号
1.弹力及其产生条件
1、2、5
2.弹力有无的判断
6
3.弹力的方向
3、9
4.弹簧测力计的读数
7
5.胡克定律
4、8、10、11
巩固基础
1.下列说法正确的是( D )
A.木块放在桌面上受到向上的支持力,这是由于木块发生微小形变而产生的
B.用一根细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的推力,这是由于木头发生形变而产生的
C.绳对物体的拉力方向总是竖直向上
D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是由于电线发生微小形变而产生的
解析:弹力是由施力物体发生形变产生的,所以,A、B选项均错,而D选项正确.绳对物体的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向,但不一定沿竖直方向,所以C错.
2.(2012桂林高一检测)关于弹力,下列说法中正确的是( D )
A.相互接触的物体间一定有弹力
B.发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用
C.先有弹性形变,后有弹力
D.不接触的两物体之间不可能发生相互的弹力作用
解析:相互接触且接触处发生弹性形变时才产生弹力,若接触处发生永久不能恢复原状的形变,也不能产生弹力;弹力随形变产生而产生,随形变消失而消失,无先后关系,故只有选项D正确.
3.如图为P物体对Q物体压力的示意图,正确的是( A )
解析:画力的示意图时,要注意力的作用点和方向.P对Q的压力作用点在Q物体上,故B、D错误;P对Q压力的方向应垂直接触面指向被压物体,故A正确,C错误.
4.关于胡克定律,下列说法正确的是( ACD )
A.由F=kx可知,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
B.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量成反比
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的大小和弹簧伸长(或缩短)的长度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
解析:在弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)遵守胡克定律F=kx,故A正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及弹簧伸长(或缩短)的长度x无关,故C对,B错;由胡克定律得k=,可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时弹力的值与k值相等,故D正确.
5.物体静止在水平桌面上,则以下说法正确的是( BCD )
A.物体对桌面的压力就是重力
B.物体对桌面的压力使桌面产生了形变
C.桌面形变产生了对物体的支持力
D.桌面对物体的支持力使物体产生形变
解析:弹力和重力的施力物体不同,作用点也不相同,故A错误;弹力的施力物体是已发生形变的物体,弹力是施力物体对使其发生形变的物体的作用.故B、C、D正确.
6.在图中,A、B两球间一定有弹力作用的是(接触面光滑且都处于静止)( B )
解析:在A、C两项中,若A对B有弹力,弹力不能使球B静止在原位置,与题意不符;B项中,若A对B无弹力,球B在绳的拉力与重力作用下不能处于此位置静止状态;D项中A、B间不一定有弹力,故选B项.
7.(2012枣庄高一检测)如图所示,两人同时用100 N的力分别拉弹簧测力计的秤钩和拉环,则弹簧测力计的读数为( C )
A.50 N B.0 C.100 N D.200 N
解析:用弹簧测力计测量力的大小时,弹簧测力计的示数等于弹簧测力计静止时作用在秤钩上力的大小.故选C.
本题易错选B或D,错选B的原因是错误地认为弹簧测力计的示数等于F1与F2之差,而错选D的原因是认为弹簧测力计的示数等于F1与F2之和.
8.如图所示,一根弹簧,其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,在弹性限度内,当挂上80 N重物时指针正对刻度45,若要指针正对刻度20应挂重物是( B )
A.40 N
B.30 N
C.20 N
D.因k值不知无法计算
解析:由F=kx知:80 N=k(45-5)①
F=k(20-5)②
联立①②得:F=30 N.故选B.
提升能力
9.三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相同的光滑圆球a、b、c,支点P、Q在同一水平面上,a的重心O位于球心,b、c的重心O分别位于球心的正上方和正下方,如图所示,三球皆静止,试分析三种情况下支点P、Q对球的弹力的方向是怎样的.
解析:相互作用的物体属于点与曲面接触的类型,弹力的方向垂直于曲面的过接触点的切面,且指向球心,与重心位置无关,故三种情况下弹力方向是一致的.如图所示.
答案:见解析
10.如图所示,为一轻弹簧的长度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.
解析:(1)当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长状态,由图可知原长l0=10 cm.
(2)当弹簧长度为15 cm时,弹力大小为10 N,对应弹簧的伸长量x=15 cm-10 cm=0.05 m,根据胡克定律F=kx得
k===200 N/m.
(3)当弹簧长为0.20 m时,弹簧伸长量
x'=0.20 m-0.10 m=0.10 m,由胡克定律F=kx得
F'=kx'=200 N/m×0.10 m=20 N.
答案:(1)10 cm (2)200 N/m (3)20 N
胡克定律揭示了弹簧本身的特性(k)、弹力(F)和弹簧长度变化量(x)之间的关系,由胡克定律表达式F=kx知,已知F、k、x三个量中任两个可求第三个,若求出x时已知条件中给出了原长还可求弹簧的长度.
11.一根大弹簧内套一根小弹簧,小弹簧比大弹簧长0.2 m,它们的一端平齐并固定在地面上,另一端自由,如图(甲)所示.当压缩此组合弹簧时,测得力与压缩距离之间的关系图象如图(乙)所示,求两根弹簧的劲度系数k1和k2.
解析:由图象知,当x1=0.2 m时,F1=2 N,在0.2 m之内只有小弹簧被压缩.由胡克定律得F1=k1x1,所以k1===10 N/m.从0.2 m~0.3 m过程中,两弹簧均被压缩.x2=0.3 m时,F2=5 N,小弹簧的压缩量x2=0.3 m,大弹簧的压缩量x2'=0.1 m.根据胡克定律k1x2+k2x2'=F2,即k2===20 N/m.
答案:10 N/m 20 N/m
解决两根或两根以上弹簧组合使用的问题时,首先弄清楚两根弹簧的连接方式,其次明确两根弹簧形变量的关系或弹力间的关系.
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