人教版(2019)必修第一册《3.1 重力与弹力》2022年同步练习卷(2)
一 、多选题(本大题共4小题,共24分)
1.(6分)关于重力的下列说法中正确的是( )
A. 将同一个物体从赤道移至北极,其所受重力会增大
B. 浮在水面的小木块,由于受到浮力作用,其重力将会减小
C. 在天空飞行的飞机受重力作用
D. 重力方向始终垂直于地面向下
2.(6分)弹簧行业在整个制造业当中虽然是一个小行业,但其所起到的作用是绝对不可低估的,应用包括打火机、玩具、锁具、门铰链、健身器、床垫、沙发等等。如图为一轻质弹簧的长度和弹力的关系图线轻质弹簧未超过弹性限度下列说法正确的是
A. 弹簧的原长为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 弹簧长为时弹力的大小为
D. 该弹簧两端各加拉力时,弹簧的长度为
3.(6分)如图中甲图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体物体与弹簧不连接,初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,拉力与物体位移之间的关系如图乙所示取,则下列结论正确的是
A. 物体的质量为 B. 物体的加速度大小为
C. 弹簧的劲度系数为 D. 物体与弹簧分离瞬间的速度大小为
4.(6分)如图所示为一轻质弹簧弹力大小和长度的关系图象,根据图象判断,下列结论正确的是
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. 弹力的大小为时,弹簧伸长了
二 、单选题(本大题共10小题,共60分)
5.(6分)关于力和重力的概念,下列说法正确的是( )
A. 力可以离开物体而独立存在
B. 将木块浮在水上,重力将减小
C. 只要两个力的大小相等,它们产生的效果一定相等
D. 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,方向竖直向下
6.(6分)下列叙述正确的是
A. 物体重心的建立采用的物理方法是放大法
B. 由可知,越大,就越大
C. 牛顿在总结前人经验的基础上,提出了牛顿第一定律
D. 由可知,合力越大,加速度就越大
7.(6分)关于物体重心的说法,正确的是
A. 重心就是物体上最重的点
B. 物体的重心都在其几何中心上
C. 物体的重心是物体的各个部分所受重力的等效作用点
D. 物体的重心一定在物体上
8.(6分)下列有关重心的说法,正确的是
A. 质量均匀的球体的重心在它的球心 B. 重心必在物体上
C. 重心必在物体的几何中心 D. 重心就是物体上最重的一点
9.(6分)关于物体的重心,下列说法中正确的是
A. 物体的重心一定在物体上
B. 质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上
C. 舞蹈演员在做各种优美动作时,其重心位置不会变化
D. 用线悬挂的物体静止时,此线方向一定通过物体的重心
10.(6分)如图中,就光滑接触面对球或棒的弹力,其中分析正确的是
A. B.
C. D.
11.(6分)关于弹力的方向,下列说法中正确的是
A. 细硬直杆对物体的弹力方向一定沿杆的方向
B. 物体对支持面的压力方向一定竖直向下
C. 绳子拉物体时产生的弹力方向一定沿绳子的方向
D. 支持面对物体的支持力的方向一定竖直向上
12.(6分)如图所示,一个小球静止在光滑水平地面和斜面之间,则小球所受弹力的方向是
A. 沿方向 B. 沿方向 C. 沿方向 D. 沿方向
13.(6分)如图所示,为质量均匀分布的细杆,用细线吊在天花板上的点,细杆的端与水平地面相接触,杆倾斜且静止不动,以下说法正确的是
A. 细线对杆的拉力方向竖直向上 B. 地面对杆的支持力方向由向
C. 地面对杆的支持力方向竖直向上 D. 地面对杆的支持力方向沿向上
14.(6分)如图听示,、表面均光滑,天花板、地面及轻杆均水平,则、间一定有弹力的是
A. B.
C. D.
三 、简答题(本大题共4小题,共10分)
15.(5分)如图甲所示,在倾角为的固定斜面上有一物体,质量为。当给它施加沿斜面向下大小为的力时,物体刚好静止在斜面上(最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,取=,=,=)。求:
15-1.物体与斜面间的动摩擦因数;
15-2.如果改用与斜面成向上的力拉物体,如图乙所示,物体将会沿斜面向上匀速运动,则所施加的拉力多大?(本小问计算结果保留两位小数)
16.(5分)如图所示,一根轻弹簧,其自由端在未悬挂重物时,正对刻度尺的零刻线,挂上重物时正对的刻线为,试问
16-1.当弹簧分别挂和重物时,自由端所对刻度尺的读数应是多少?
16-2.若自由端所对刻线是,这时弹簧下端悬挂了多重的重物?
四 、实验题(本大题共1小题,共10分)
17.(10分)图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧,读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在表格中:
(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为______cm;
(2)根据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x的关系图像;
(3)由图像求出该弹簧的劲度系数为______N/m,弹簧的原长为______cm。(均保留三位有效数字)
五 、填空题(本大题共1小题,共6分)
18.(6分)测定弹簧的劲度系数的装置如图甲所示。被测弹簧一端固定于点,另一端用细绳绕过定滑轮挂钩码,旁边竖直固定一最小刻度为毫米的刻度尺。当挂一个钩码时,绳上一定点对应刻度如图乙中虚线所示。再增加两个钩码后,点对应刻度如图乙中虚线所示,已知每个钩码质量为,重力加速度,则被测弹簧的劲度系数为______,挂四个钩码时弹簧的形变量为______不计细绳与滑轮间的摩擦
答案和解析
1.【答案】AC;
【解析】解:
A、重力加速度g在赤道较小,两极较大,物体的质量m与地理位置无关,则将同一个物体从赤道移至北极,其所受重力会增大.故A正确.
B、浮在水面的小木块,会受到浮力作用,但重力不会改变.故B错误.
C、在天空飞行的飞机一定受到重力作用.故C正确.
D、重力方向只有地球两极垂直于地面向下.重力方向始终是竖直向下.故D错误.
故选AC
2.【答案】AC;
【解析】解:
,当弹簧的弹力为季时,弹簧处于原长状态,由图可知原长为,故正确,
B.当弹簧长度为时,弹力大小为对应弹簧的伸长量为,由胡克定律得故错误;当弹簧长为时,弹簧伸长量为由胡克定律故正确;
D.该弹簧两端各加拉力时,弹簧弹力为弹簧伸长量为 长度为,故错误。
故选:。
;通过胡克定律借助图像求出原厂和劲度系数。
:通过二力平衡和相互作用力关系即可求出弹簧中的力,从而求出伸长量。
在做胡克定律的题型时要注意中的意义是形变量不是总长。
3.【答案】AB;
【解析】
由图象分析可知,初始,物体静止在弹簧上面,弹簧弹力与重力平衡,施加后即为合力,物体匀加速上升,弹簧上的弹力逐渐变小,运动位移为后,弹簧恢复原长,此时物块和弹簧分离,此后物体受到恒定的力和重力做匀加速运动.根据牛顿第二定律分别列出起始和分离状态时的方程联立可解得。
此题主要考查图象的识别,从图象中获取信息是物理的一项基本能力,获取信息后能否根据获取的信息分析过程,灵活运用好牛顿第二定律是关键。
A.初始,物体静止在弹簧上面,弹簧弹力与重力平衡,施加后即为合力,所以有:…①,
此后物体匀加速上升,弹力逐渐变小,当弹簧恢复原长后,物块和弹簧分离,合力为:…②,
联立①②两式,整理得物体重力:,质量,故正确;
B.当弹簧恢复原长后,物块和弹簧分离,合力为 ,又已求得,则,故正确;
C.由图可知,从初始弹簧弹力等于重力到弹簧恢复原长,位移为,即弹力等于重力时,弹簧形变量为,劲度系数,故错误;
D.对匀加速过程,根据速度位移公式,有:,解得:,故错误;
故选:。
4.【答案】BC;
【解析】【试题解析】
由弹簧弹力大小和长度的关系,读出弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长;由图读出弹力为,弹簧的长度为,求出弹簧压缩的长度,由胡克定律求出弹簧的劲度系数。在胡克定律公式中,是弹簧伸长或压缩的长度,不是弹簧的长度,弹力与形变量成正比。
C、由图读出,弹簧的弹力时,弹簧的长度为,即弹簧的原长为,故C正确;
、由图读出弹力为,弹簧的长度为,弹簧压缩的长度;
由胡克定律得:弹簧的劲度系数为;故A错误,B正确;
D、由图知,时,或,则弹簧压缩了,或伸长了,故D错误;
故选:。
5.【答案】D;
【解析】、根据力的产生可知,力的物体之间的相互作用,所以力必定联系着物体,故错误。
、物体是否受到重力与物体的位置无关,木块浮在水上,重力不变;故错误。
、根据力的三要素,可知力的作用效果不仅与力的大小有关,还与力的方向和作用点的位置有关,故错误。
、根据重力的定义与特点可知,由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,方向竖直向下,故正确。
6.【答案】C;
【解析】解:、重心是物体的等效作用点,物体的重心采用的方法是等效替代法,故错误;
、公式是速度的定义式,大小等于物体的位移与时间的比值,与位移的大小无关,与对应的时间也无关,故错误;
、根据物理学史可知,是牛顿在总结前人经验的基础上,提出了牛顿第一定律,故正确;
、公式是牛顿第二定律的表达式,表示当物体的质量一定时,物体受到的合力越大,加速度就越大,一定要注意条件,故错误。
故选:。
重心的建立采用的物理方法采用的是等效替代法;速度的公式采用比值定义法;牛顿提出了牛顿第一定律;结合牛顿第二定律的表达式说明。
该题考查的知识点较多,一定要注意在平时的学习中多加积累。
7.【答案】C;
【解析】解:、重心就是物体上各部分所受重力的集中点,是物体所受重力的等效作用点,并不是物体上最重的一点,故A错误,C正确;
B、只有质量分布均匀、形状规则的物体其重心在其几何中心,其它物体的重心不在其几何中心,故B错误;
D、物体的重心不一定在物体上,如中空的球的重心不在球上。故D错误。
故选:。
重力的作用点是物体的重心,物体的重心与物体的质量分布与物体形状有关,质量分布均匀、形状规则的物体重心在其几何中心,物体的重心不一定在物体上。
此题主要考查了物体的重心是一道基础题,掌握基础知识即可正确解题,注意重心与质量及形状有关,这是解答该题的关键。
8.【答案】A;
【解析】解:、质量分布均匀,形状规则的物体重心在几何中心上,例如篮球,重心就在几何中心上,也就是球体中心,这一点不在篮球上,故正确,错误;
、物体各部分所受重力的等效作用点叫作物体的重心,不是物体上最重的一点,故错误。
故选:。
物体各部分所受重力的等效作用点叫作物体的重心;质量分布均匀,形状规则的物体重心在几何中心上;重心可以在物体上,也可以在物体外。
此题主要考查物体的重心,要求学生知道物体各部分所受重力的等效作用点叫作物体的重心,且只有质量分布均匀,形状规则的物体重心在几何中心上。
9.【答案】D;
【解析】解:、物体的重心不一定在物体上,如空心球,故A错误,B错误
C、因演员的形态发生变化,则其重心位置变化。故C错误
D、由二力的平衡可知用线悬挂的物体静止时,悬线方向一定通过物体的重心,故D正确。
故选:。
质量分布均匀的且有规则的几何外形的物体,重心在其几何中心上,但是不一定在物体上,若不规则则与质量分布与形状有关。
该题要求要熟记物体的重心的定义及其位置的确定方法,重心是物体重力的作用点,判断物体的重心的位置要首先看物体的形状是否有规则的几何外形,质量分布是否均匀,此种情况重心在物体的几何中心上,但是不一定在物体上;同时会利用悬挂法确定不规则物体的重心的位置。基础题
10.【答案】A;
【解析】解:、球受到墙壁的弹力和台阶的弹力,两个弹力都与接触面垂直,所以墙壁的弹力垂直于墙壁向右,台阶对球的弹力通过球心,故A正确;
B、假设斜壁对小球有弹力,则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向下的弹力,三个力的合力不为零,则小球将向右滚动,与题不符,故斜壁对小球没有弹力,小球只受地面向上的弹力,故B错误;
C、槽对杆的底端的弹力方向指向球心,故C错误;
D、假设斜面对小球有弹力,则小球受到重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的支持力,三个力的合力不为零,则小球将向左摆动,与题不符,故斜面对小球没有弹力,故D错误。
故选:。
常见的弹力有三种:拉力、支持力和压力,绳子拉力沿着绳子指向绳收缩的方向;压力和支持力与接触面垂直。分析物体的受力情况,确定出弹力的方向。
此题主要考查弹力的掌握,要注意在分析受力情况时,常常产生两种错误:多力或少力,可以采用假设法判断弹力的有无。
11.【答案】C;
【解析】解:、轻杆一端所受弹力的作用线不一定与轻杆平行,也不一定垂直.杆的弹力方向与物体的状态有关,故A错误.
B、、压力和支持力都是弹力,其方向一定垂直于接触面,不一定竖直方向,故BD错误.
C、轻绳子的拉力一定沿着绳子并指向绳子收缩的方向,故C正确.
故选:.
发生形变时物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力.轻杆一端所受弹力的作用线不一定与轻杆平行,也不一定垂直.而压力和支持力的方向总是垂直于接触面,绳的拉力一定沿绳子方向.
本题关键掌握常见的弹力压力、支持力和绳子拉力、轻杆弹力的方向特点,基础题.
12.【答案】C;
【解析】
发生形变时物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。圆弧面对物体的弹力的方向通过圆弧的圆心。
本题主要是考查弹力的产生条件和方向的判断,本题关键掌握常见的弹力压力、支持力和绳子拉力、轻杆弹力的方向特点。
解:小球所受弹力的只有地面有弹力,斜面与小球之间接触不挤压,没有形变,没有弹力,水平地面和小球的弹力的接触面是圆弧面,弹力通过圆心与面垂直,故沿方向。故正确。
故选。
13.【答案】C;
【解析】细线对杆的拉力指向细线收缩的方向,地面对杆的支持力与地面形变的方向相反。考查了线拉力和支持力两种弹力的方向,利用弹力的方向特点解题。A.细线对杆的拉力的方向指向了细线收缩的方向,故方向由到,故错误;地面对杆的支持力与地面形变的方向相反,故支持力竖直向上,故错误;故正确。故选。
14.【答案】B;
【解析】解:、悬挂的两个物体、间无弹力产生。因为、无相互挤压,没有发生形变。故A错误。
、悬挂的两个物体、间产生弹力。细绳偏离竖直方向,球因重力作用要向右摆动,球因重力作用要向左摆动,、相互挤压,产生弹力。故B正确。
、水平位置的两个物体,假设、有弹力存在,对的弹力方向水平向右,将向右滚动,而题设条件是静止的,破坏了的平衡状态,则间不存在弹力。故C错误。
、两个物体都放在水平地面上,假设、有弹力存在,对的弹力方向向右,则受三个力:竖直向下的重力、竖直向上的拉力和水平向右的弹力,这三个合力不可能为零,即三个力不可能平衡,与题设条件矛盾。故D错误。
故选:。
弹力产生的条件有两个:一是两个物体要直接接触,二是要产生弹性形变,而要产生弹性形变,两物体要发生相互挤压。根据弹力产生的条件,结合平衡条件分析是否有弹力产生。
该题考查对弹力的理解能力。对于弹力是否存在判断方法常常有两种:一种是条件法,根据弹力产生的两个条件判断;二是假设法,假设弹力存在,如破坏了物体原来的状态,则不存在。
15.【答案】物体与斜面间的动摩擦因数为;;物体沿斜面向上匀速运动,则所施加的拉力为。;
【解析】根据平衡条件可得:=
其中=,=
解得:=
如果改用与斜面成向上的力拉物体,受力情况如图所示:
根据平衡条件,垂直于斜面方向:=
沿斜面方向:=
根据摩擦力的计算公式可得:=,
联立解得:=
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数为;(1)物体沿斜面向上匀速运动,则所施加的拉力为。
16.【答案】当弹簧分别挂和重物时,自由端所对刻度尺的读数分别应是和;;若自由端所对刻线是,这时弹簧下端悬挂了的重物;
【解析】由题,挂上重物时弹簧的拉力=,伸长量=;当挂和重物时,拉力分别=,=,
根据胡克定律=得,弹簧的伸长量分别为,;
若自由端所对刻线是,弹簧量伸长=,再由胡克定律得
17.【答案】(1)63.60 (2)见解析 (3)25.4 55.3;
【解析】(1)由图可知,刻度尺的分度值为0.1cm,故读数为63.60cm;
(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图像如图所示:
(3)由胡克定律可知,图像的斜率表示劲度系数,则可知k==N/m=25.4N/m。图像与横坐标的交点代表了弹簧的原长,根据图像可知=55.3cm。
18.【答案】140 ; 1.40 ;
【解析】解:由图可知,当钩码为个时,弹力增大,而弹簧的长度伸长,则由平衡关系可知,
解得劲度系数;
对个钩码由;
解得:;
故答案为:,
在实验中,所挂钩码的重力等于弹簧的弹力,点对应刻度的变化可知弹簧的伸长量。对钩码受力分析,由平衡条件可求得劲度系数;
同理可求得挂个钩码时弹簧的形变量;
解决本题的关键由平衡条件得所挂钩码的重力等于弹簧的弹力,掌握胡克定律。