人教版(2019)必修第一册《3.1 重力与弹力》2022年同步练习卷(1)
一 、单选题(本大题共8小题,共48分)
1.(6分)关于重心,下列说法正确的是
A. 重心就是物体上最重的点
B. 重心的位置不一定在物体上,但形状规则的质量分布均匀的物体的重心一定在物体上
C. 用一根细线悬挂的物体静止时,细线方向不一定通过重心
D. 重心位置与物体的质量分布情况及形状有关
2.(6分)下列说法中正确的是
A. 只有体积很小的物体才能被看成质点 B. 第表示时刻
C. 速度、加速度、速度变化量都是矢量 D. 重心是物体上最重的一点
3.(6分)关于重力和重心,下列说法正确的是
A. 重力的方向总是垂直于地面向下
B. 质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上
C. 质量分布均匀、形状规则的物体的重心不一定在物体上
D. 跳水运动员在做翻转动作时,其重心相对身体的位置一直不变
4.(6分)如图所示,固定斜面上有一光滑小球,被一竖直压缩的轻弹簧与另一平行斜面的轻弹簧连接着处于静止状态,则小球所受力的个数是
A. B. C. D.
5.(6分)下列关于弹力的说法中正确的是
A. 直接接触的两个物体间必然有弹力存在
B. 直接接触且发生弹性形变的物体间才产生弹力
C. 只要物体发生形变就一定有弹力
D. 不接触的物体间也可能存在弹力
6.(6分)如图为骑行者驾驶摩托车在水平路面上左拐弯,下列说法正确的是
A. 地面对摩托车的弹力斜向左上方
B. 地面对摩托车的弹力竖直向上
C. 轮胎受到的弹力是由于轮胎发生形变产生的
D. 摩托车对驾驶员的作用力竖直向上
7.(6分)躺椅在生活中用途广泛,图甲中人双脚离地而坐,图乙中人双脚着地而坐。两图中位于水平地面上的人和椅子都保持静止状态,下列说法正确的是
A. 甲中人对椅子的压力是由椅子发生形变产生的
B. 甲中人不同的躺姿会改变椅子对人的合力
C. 乙中人脚用力蹬地时躺椅对人背部摩擦力一定沿椅面向上
D. 乙中人脚用力蹬地时脚对地的摩擦力与椅子对地的摩擦力大小相等
8.(6分)一条形磁铁静止在斜面上,固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流,如图所示若将磁铁的极位置与极位置对调后,仍放在斜面上原来的位置,则磁铁对斜面的压力和摩擦力的变化情况分别是
A. 增大,减小 B. 减小,增大
C. 与都增大 D. 与都减小
二 、多选题(本大题共2小题,共12分)
9.(6分)关于弹力,下列说法正确的是
A. 只要两个物体接触就一定产生弹力
B. 木块放在桌面上要受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小形变而产生的
C. 拿一根细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,这是由于细竹竿发生形变而产生的
D. 绳对物体的拉力的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向
10.(6分)如图所示,天花板上固定一根细绳,绳系一小球,则下列说法中正确的是
A. 小球对绳的拉力使小球发生形变 B. 绳子形变后对小球产生拉力
C. 小球对绳的拉力的方向竖直向上 D. 小球对绳拉力就是绳对天花板的拉力
三 、计算题(本大题共3小题,共36分)
11.(12分)如图所示,把一个直立于水平面上的边长为的正方形匀质薄板绕点翻转到对角线处于竖直位置,其重心位置升高了多少?
12.(12分)如图所示,原长均为、劲度系数分别为和的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上。两弹簧之间有一质量为的物体,最下端挂着质量为的另一物体,整个装置处于静止状态。
这时两个弹簧的总长度为多大?
若用一个质量为的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到上面物体的压力。
13.(12分)如图所示,一个轻质弹簧竖直悬挂,劲度系数,弹簧的原长
如果在其下端加一个竖直向下的力,则弹簧的形变量为多大?
如果在下端挂一个重物而处于静止状态,弹簧的长度为,则所挂物体的重力为多大?
四 、作图题(本大题共1小题,共6分)
14.(6分)按下列要求画出图中弹力的方向:
搁在光滑竖直墙与水平地面间的棒在、两处受到的弹力;
搁在光滑半球形槽内的棒在、两处受到的弹力;
用细绳悬挂、靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力。
答案和解析
1.【答案】D;
【解析】
知道重心的概念及重心位置的决定因素即可正确解题,学习时要注意基础知识的掌握。
A.重力的等效作用点叫做重心,重心并不是物体上最重的点,故错误;
B.形状规则、质量分布均匀的物体的重心在其几何中心,但不一定在物体上,故错误;
C.用一根细线悬挂的物体静止时,根据二力平衡可知细线方向一定通过重心,故错误;
D.重心位置与物体的质量分布情况及形状有关,故正确;
故选。
2.【答案】C;
【解析】解:、体积很大的物体也能被看成质点,当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响可忽略不计时,物体可以看成质点,如研究地球的公转时,地球也可以看作质点。故A错误。
B、第表示时间,不是表示时刻。故B错误。
C、速度、加速度、速度变化量都有方向,都是矢量。故C正确。
D、依据重心定义可知,重心是物体各点所受重力的等效作用点,并不能说是物体上最重的点。故D错误。
故选:。
在物体的大小和形状不起作用,或者所起的作用并不显著而可以忽略不计时,我们近似地把该物体看作是一个具有质量大小和形状可以忽略不计的理想物体,称为质点。
时间是指时间的长度,在时间轴上对应一段距离,时刻是指时间点,在时间轴上对应的是一个点。
速度、加速度、速度变化量都是矢量。
重心是物体所受重力的等效作用点,对形状规则,质量分布均匀的物体来说重心在其几何中心;但重心不一定就在物体上。
此题主要考查质点、时刻与时间、矢量与并联以及重心的定义,要注意明确重心并不是最重的一点,而是各部分受重力的等效作用点。
3.【答案】C;
【解析】解:、重力的方向始终是竖直向下的,无论物体放在什么样的物体上面,方向是不变的,不能说成是垂直于地面向下.故A错误.
、质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在它的几何中心上,但不一定在物体上,故B错误,C正确.
D、跳水运动员在做做翻转动作的时候,因人体形状在变化,其重心位置也不断变化,故D错误.
故选:.
重心是物体受到的重力作用的集中点,根据物体重心的分布特点,可以判断物体重心的位置.
此题主要考查的是学生对重力、重心的理解,解答的关键是了解物体的重心分布与哪些因素有关.
4.【答案】C;
【解析】解:由题意可知,弹簧被压缩,则对小球有向下的弹力作用;此时小球同时受重力、支持力的作用,要使小球能保持静止,则弹簧一定有拉力作用;由于小球光滑,故小球不受摩擦力作用,故小球共受四个力的作用,故C正确,ABD错误.
故选:.
明确弹簧的状态,分析是否存在弹力,再通过对小球受力分析,根据共点力平衡判断小球可能受力的个数.
本题判断受力的个数,关键抓住小球所受合力为零,通过平衡判断小球可能受力的个数,注意根据弹簧的形变分析弹力方向是解题的突破点.
5.【答案】B;
【解析】弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间,故正确,错误。
6.【答案】B;
【解析】
将人和摩托看作一个整体,竖直方向上重力和地面对其支持力,两个力平衡,即地面对摩托车的弹力竖直向上,错误,正确;
C.轮胎受到的弹力是由于地面发生形变产生的,错误;
D.摩托车对驾驶员的作用力斜向左上方,错误。
故选。
7.【答案】D;
【解析】
该题主要考查弹力、摩擦力、平衡条件的应用相关知识。人对椅子的压力是因为人的形变而引起的;
甲图中的人受到重力和椅子对人的作用力,椅子对人的作用力和重力平衡,因此人不同的躺姿不会改变椅子对人的合力 ;
乙中人脚用力蹬地时人有沿躺椅面向上运动趋势,故躺椅对人背部摩擦力沿椅面向下;
以人和躺椅整体为研究对象,水平方向上受到地面给脚和躺椅摩擦力,因整体保持静止,故地面给脚的摩擦力和地面给躺椅摩擦力大小相等,方向相反,根据牛顿第三定律可知,人脚用力蹬地时脚对地的摩擦力与椅子对地的摩擦力大小相等。
A.人对椅子的压力是因为人的形变而引起的,故错误;
B.甲图中的人受到重力和椅子对人的作用力,椅子对人的作用力和重力平衡,因此人不同的躺姿不会改变椅子对人的合力 ,故错误;
C.乙中人脚用力蹬地时人有沿躺椅面向上运动趋势,故躺椅对人背部摩擦力沿椅面向下,故错误;
D.以人和躺椅整体为研究对象,水平方向上受到地面给脚和躺椅的摩擦力,因整体保持静止,故地面给脚的摩擦力和地面给躺椅摩擦力大小相等,方向相反,根据牛顿第三定律可知,人脚用力蹬地时脚对地的摩擦力与椅子对地的摩擦力大小相等 ,故正确。
故选。
8.【答案】C;
【解析】解:在磁铁的极位置与极位置对调前,根据左手定则判断可知,导线所受的安培力方向斜向下,由牛顿第三定律得知,磁铁所受的安培力方向斜向上。设安培力大小为,与斜面的夹角为斜面的倾角为,磁铁的重力为由磁铁的力平衡得:
斜面对磁铁的支持力:
摩擦力:
在磁铁的极位置与极位置对调后,同理可知,斜面对磁铁的支持力:
摩擦力:
可见,、都增大。选项ABD错误,C正确。
故选C。
先分析磁铁的极位置与极位置对调前,导线所受的安培力方向,由牛顿第三定律判断磁铁所受的安培力方向,由平衡条件确定磁铁对斜面的压力和摩擦力与重力、安培力的关系;再作同样的方法分析磁铁的极位置与极位置对调后磁铁对斜面的压力和摩擦力与重力、安培力的关系,判断、的变化情况.
本题中判断磁铁所受的安培力方向是关键,方法是先判断导线的安培力,再由牛顿第三定律判断磁铁所受的安培力方向.
9.【答案】CD;
【解析】解:、弹力产生的条件是相互接触挤压,相互接触的物体之间不一定挤压,故不一定有弹力作用,故A错误;
B、压力、支持力、绳中的张力都是由于物体发生弹性形变而产生的,木块放在桌面上要受到一个向上的弹力,这是由于桌面发生微小形变而产生的,故B错误。
C、同理,木头受到竹竿的弹力,这是由于细竹竿发生形变而产生的,故C正确。
D、弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相反,比如:轻绳对物体的拉力是由轻绳的形变产生的,其方向指向轻绳收缩的方向。故D正确。
故选:。
弹力是由于物体发生弹性形变产生的,压力、支持力、绳中的张力是常见的弹力,重力与压力是两回事.弹力的大小与形变量有关,在弹性限度内,形变程度越大,弹力越大.弹力的方向总是与施力物体恢复形变的方向相反.
本题关键要掌握弹力的大小,产生条件、方向特点,与重力的区别,是一道基础题.
10.【答案】AB;
【解析】解:、小球对绳子的拉力,是因为球发生弹性形变,同时要恢复原状,所以产生弹力。故A错误;
B、绳子形变后,要恢复原状,则对小球产生向上竖直拉力,故B正确;
C、小球对绳的拉力的方向竖直向下,故C错误;
D、小球对绳拉力与绳对天花板的拉力大小相等,不属于同一力,故D错误;
故选:。
绳子受到力而发生弹性形变,要恢复原状,则对小球产生竖直向上的拉力.球受到力发生弹性形变,也要恢复原状,则也会对绳子产生竖直向下的拉力.
考查弹力产生原理及弹力的方向,让学生掌握因发生弹性形变后要而恢复原状,从而产生的力.并且注意绳子的弹力均是沿着绳子的收缩方向.
11.【答案】解:板的重心在板的几何中心,开始时重心高度为:;
翻转到对角线处于竖直位置时重心的高度为:
故重心位置升高了:
答:重心位置升高了.;
【解析】
正方形匀质薄板的重心在几何中心,在物体上的位置是不变的.
本题关键是明确重心与重量分布情况和几何形状有关,基础题目.
12.【答案】解:(1)劲度系数为轻质弹簧受到的向下拉力(+)g,设它的伸长量为,根据胡克定律有:
(+)g=
解得:=
劲度系数为轻质弹簧受到的向下拉力g,设它的伸长量为,根据胡克定律有:
g=
解得:=
这时两个弹簧的总长度为:L=L1+L2++=L1+L2++;
(2)用一个平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和时,下面的弹簧应被压缩x,上面的弹簧被拉伸x.
以为对象,根据平衡关系有:(+)x=g
解得:x=
以为对象,设平板对的支持力为FN,根据平衡关系有:
FN=x+g=×+g=+g=
故这时平板受到下面物体的压力FN'=.
答:(1)这时两个弹簧的总长度为L1+L2++;
(2)这时平板受到上面物体的压力。;
【解析】
分别对两个弹簧运用胡克定律列式求解伸长量,然后求和;
分别对两物体进行分析,根据平衡关系可求得形变量及压力大小.
求出本题的关键注意研究对象的选择;同时知道当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,上边弹簧的伸长量与下边弹簧的压缩量相等.
13.【答案】解:,,根据胡克定律,,,;
根据,,。
答:如果在其下端加一个竖直向下的力,则弹簧的形变量为;如果在下端挂一个重物而处于静止状态,弹簧的长度为,则所挂物体的重力为。
;
【解析】由题已知弹簧的劲度系数和弹簧的原长,根据胡克定律求解弹簧的形变量和所挂物体的重力。
14.【答案】解:(1)棒在重力作用下对A、B两处都有挤压作用,因A、B两处的支持物都为平面,所以其弹力垂直平面分别向上和向右。
(2)棒对C、D两处有挤压作用,因C处为曲面,D处为支持点,所以C处弹力垂直其切平面指向被支持的物体--沿球半径指向球心;D处弹力垂直跟它接触的平面指向被支持的物体--垂直于棒斜向上。
(3)球在重力作用下挤压墙壁,拉紧绳子,所以墙产生的弹力垂直墙面指向球;绳子产生的弹力沿着绳子向上。
故答案如图所示。;
【解析】
常见的弹力有三种:压力、支持力和绳子的拉力,压力和支持力垂直于接触面,压力指向支持物,支持力垂直于接触指向被支持物。绳子的拉力沿着绳并指向绳收缩的方向。弹力是接触力,通过找接触物体的方法,确定物体受到几个弹力,再根据弹力方向特点分析其方向。
有些同学常把前面两图中点与点的弹力画成沿着棒的方向如下图所示是不正确的。因为弹力是被动力,它是在受到外力作用形变后产生的,在图中、两处棒使支持面形变的压力分别是垂直向下压向地面和沿半径方向压向槽壁的。