（山东）鲁科版（2019）高中物理必修第一册3.2 科学探究：力的合成基础训练（含答案）

山东省高一物理必修一鲁科版（2019）——第三章 第二节科学探究：力的合成基础训练
一、单选题
1．一轻弹簧挂20N的重物时，轻弹簧的总长为12cm；挂50N的重物时轻弹簧的总长为15cm。（轻弹簧始终在弹性限度内）则轻弹簧的原长是
A．8cm B．10cm C．12cm D．14cm
2．如图所示，几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上。关于比较甲、乙两图中桌面受到的压力的大小，下列说正确的是（　　）
A．甲图中桌面受到的压力比乙图大 B．乙图中桌面受到的压力比甲图大
C．两图中桌面受到的压力相等 D．无法确定
3．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端悬挂一个质量为m的物块处于静止。则弹簧的伸长量为（　　）
A．mg B．kmg
C．false D．false
4．一本书放在水平桌面上，桌面对书有支持力N，书对桌面有压力P，那么（　　）
A．支持力N实际上是由于桌面发生微小的弹性形变而对书产生的向上的弹力
B．支持力N实际上是由于书发生微小的弹性形变而对书产生的向上的弹力
C．压力P实际上就是书受到的重力
D．P和N的方向相同
5．如图所示，将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐，使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧下端不挂重物时，指针示数为8.00cm，当弹簧下端所挂钩码的总重力为1N时，指针示数为10.00cm。则弹簧的劲度系数k为（　　）
A．50N/m B．10N/m C．0.5N/m D．0.1N/m
6．下列图中画出的弹力N示意图合理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．一根轻质弹簧原长10cm，悬挂钩码静止后，弹簧长度变为12cm。已知该弹簧的劲度系数为1N/cm，则钩码重为（　　）
A．22 N B．12 N C．10 N D．2 N
8．如图所示，质量均为m的木块A和B，用一个劲度系数为k的轻质弹簧连接，最初系统静止，现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面，则这一过程A上升的高度为(　　)
A．false B．false C．false D．false
9．下列关于弹力的说法，正确的是
A．只要两物体接触就一定产生弹力
B．只要物体发生形变就一定产生弹力
C．静止在水平面上的物体所受的重力就是它对水平面的压力
D．静止在水平面上的物体受到向上的弹力是因为水平面发生了形变
10．如图所示，小球从竖直放置的轻弹簧正上方自由下落。在小球刚接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧的弹力（　　）
A．逐渐变大 B．逐渐变小
C．先变大后变小 D．先变小后变大
11．如图所示，静止的小球m分别与一个物体（或面）接触，设各接触面光滑，小球m受到两个弹力的是（　　）
A． B．
C． D．
12．将一弹性绳对折，相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳，每段绳在相同的外力作用下，其伸长量为原来的一半。现有一根原长20cm的弹性细绳，其外力F与伸长量x的关系如图所示，将此细绳对折，其两端点固定于天花板同一位置，并在对折点处竖直悬系一物体，然后再缓慢放手，平衡后发现物体下降了2cm，则该物体所受重力约为（　　）
A．0.8N B．1.6N C．3.2N D．6.4N
二、填空题
13．一根质量可以忽略不计的轻弹簧，某人用两手握住它的两端，分别用100N的力向两边拉，弹簧伸长4cm，则这弹簧的劲度系数k=________N/m。
14．一根弹簧原长10cm，悬挂2N重物时，伸长1cm，则这根弹簧的劲度系数为_____N/cm；若这根弹簧悬挂8N的重物时，弹簧的总长为_____cm（弹簧的形变在弹性限度内）。
15．一弹簧受到100 N的拉力时，它的长度是11 cm；当它受的拉力再增大50 N，达到150 N时，弹簧长度是13 cm，则弹簧的劲度系数是__，弹簧的原长是_，如用两手握住它的两端，分别用100 N的力向两边拉，则这弹簧伸长___．
16．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h=25.0cm，且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以同弹簧的下端接触），如图（甲）所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度L，现要测出弹簧的原长L0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变L而测出对应的弹力F，作出F-L变化的图线如图（乙）所示，则弹簧的劲度系数为_____N/m．弹簧的原长L0=_____cm．
三、实验题
17．某同学利用如图所示实验装置探究弹簧弹力与形变量的关系，实验步骤如下：
(1)请按实验操作的先后顺序，将各步骤的序号写在横线上：__________；
A．解释函数表达式中常数的物理意义
B．以弹簧弹力F（弹簧下端所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧伸长的长度x（x=false）为横坐标，用描点法作图，画出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线
C．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记录钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度L，然后取下钩码
D．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力F与弹簧伸长量x的关系式
E．记下弹簧自由下垂时，其下端在刻度尺上的刻度L0
F．将铁架台固定于水平桌面上，如图所示安装好实验装置
(2)以下说法正确的是（______）
A．可以将弹簧放置在水平桌面测量原长
B．必须测出钩码质量
C．F随弹簧伸长量x变化的图线倾斜程度越大说明弹簧劲度系数越大
D．实验中要注意不能超出弹簧的弹性限度
18．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中:
(1)实验室已准备如图甲中的仪器，还缺少的仪器是______；
(2)在甲弹簧下端挂上两个钩码时的测量情况如图乙所示，此时弹簧的长度是______cm；图中数值单位:cm。
(3)用乙弹簧进行实验，经多次测量得到了多组数据分别以弹簧伸长量x为横坐标和弹簧的弹力F为纵坐标，把测得的数据点描在坐标系中，如图丙所示，请完成连线，______。由所作的图线可求得弹簧劲度系数是______N/m（结果保留3位有效数字）。
19．用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长.17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律.这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础.现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为false，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的false.由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：
长度false
截面积false
伸长false
拉力false
250
500
750
1000
1
0.05
0.04
0.08
0.12
0.16
2
0.05
0.08
0.16
0.24
0.32
3
0.05
0.12
0.24
0.36
0.48
1
0.10
0.02
0.04
0.06
0.08
1
0.20
0.01
0.02
0.03
0.04
（1）根据测试结果，推导出线材伸长x与材料的长度l、材料的横截面积S及拉力F的函数关系.
（2）在寻找上述关系中，你运用了哪种科学研究方法？
（3）通过对样品的测试，求出新材料制成的金属细杆能承受的最大拉力.
参考答案
1．B
【详解】
设原长为false ，根据胡克定律
false
false
代入数据，整理得
false
B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
几个完全相同的条形磁铁，重力相等，如图所示，叠放在水平桌面上，其对桌面的压力等于重力，所以两图中桌面受到的压力相等。
故选C。
3．C
【详解】
根据胡克定律以及平衡知识可知
mg=kx
解得弹簧伸长量为
false
故选C。
4．A
【详解】
AB ．支持力 N 是桌面对书的作用力，实际上是由于桌面发生微小的弹性形变而对书产生的向上的弹性形变而对书产生的向上的弹力，故 A 正确，B 错误。
C．压力 P 是书对桌面的作用力，与书受到的重力是两回事，两个力的施力物体和受力物体不同，力的性质也不同，所以压力 P 不就是书受到的重力，故 C 错误。
D．P 和 N 是相互作用力，大小相等，的方向相反，故 D错误。
故选A。
5．A
【详解】
弹簧的形变量
false
根据
false
解得
false
故选A。
6．D
【详解】
A．根据弹力的方向确定可知弹力N应该过接触点、球心向上，故A错误；
B．弹力应该过接触点垂直接触面竖直向上，故B错误；
C．OB面无弹力，故C错误；
D．根据弹力的方向确定B点弹力垂直杆斜向上，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
ABCD．根据胡克定律
false
悬挂钩码静止后，由平衡条件可得
false
ABC错误，D正确。
故选D。
8．B
【详解】
最初弹簧处于压缩状态，根据平衡条件对A有，B刚好离开地面时弹簧处于拉伸状态，根据平衡条件对B有，这一过程A上升的高度为选B
9．D
【详解】
AB：弹力的产生条件是两物体接触并发生弹性形变．故AB两项错误．
C：静止在水平面上的物体所受的重力是地球对物体的作用力，物体对水平面的压力是物体对水平面的作用力，两力的施力物体、受力物体不一样，不是同一个力．故C项错误．
D：静止在水平面上的物体受到向上的弹力是水平面发生了形变，水平面对物体的弹力．故D项正确．
10．A
【详解】
在小球刚接触弹簧到弹簧被压缩至最短的过程中，弹簧的压缩量逐渐增大，由胡克定律false可知弹簧的弹力逐渐增大，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．C
【详解】
A．小球处于静止状态，重力和绳的弹力平衡，斜面与球之间不可能产生弹力，否则小球不可能平衡，故A图中球只受一个弹力作用，故A错误；
B．图中物体A只受重力和支持力，支持力是弹力，即只有一个弹力，故B错误；
C．图中小球受到绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于平衡状态，因此小球受两个弹力作用，故C正确；
D．图中竖直面对小球没有弹力作用，否则小球不可能处于平衡状态，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
根据题意将一弹性绳对折，相当于将此弹性绳剪成相同长度的两段绳，每段绳在相同的外力作用下，伸长量变为原来的一半，根据胡克定律false可知劲度系数变为原来的两倍。根据图像可知弹性细绳的劲度系数
false
则对折后，劲度系数变为
false
所以物体的重力为
false
ABD错误，C正确。
故选C。
13．2500
【详解】
分别用100N的力向两边拉，弹簧的弹力大小为100N，根据公式F=kx，弹簧的劲度系数
false
14．2 14
【详解】
[1][2]挂2N砝码时有
false
得
false
挂8N的物体时有
false
后来弹簧的总长
false
联立解得
false
15．2500N/m 7cm 4cm
【详解】
根据胡克定律可知
100=k（11-x0）
150=k（13-x0）
解得x0=7cm；k=2500N/m；
如用两手握住它的两端，分别用100 N的力向两边拉，则这弹簧伸长
11cm-7cm=4cm
16．100 0.15
【详解】
试题分析:设弹簧原长为false，则根据胡克定律有：false，由此可知，false图象的斜率大小表示劲度系数大小，故false；当false时，false，将数据代入方程可得：false，得false．
考点：本题考查了探究胡克定律实验．
17．FECBDA CD
【详解】
(1) [1]实验中应先选组装器材，即F；然后进行实验，首先测出未挂钩码时即弹簧自由下垂时的长度，即E，挂上钩码，测出每一次挂上钩码时弹簧的长度，即C，最后进行数据处理并分析数据的意义，即BDA；所以实验顺序为FECBDA。
(2)[2]A．考虑弹簧自重的影响，实验时要将弹簧竖直悬挂测量原长，不可以将弹簧放置在水平桌面测量原长，选项A错误；
B．每个钩码质量相同，记录钩码的个数即可，没必要进行测量，选项B错误；
C．因F-x图像的斜率等于弹簧的劲度系数，可知F随弹簧伸长量x变化的图线倾斜程度越大说明弹簧劲度系数越大，选项C正确；
D．实验中要注意不能超出弹簧的弹性限度，选项D正确。
故选CD。
18．毫米刻度尺 25.00 42.0
【详解】
(1)[1]还缺少的仪器是毫米刻度尺；
(2)[2]此时弹簧的长度是25.00cm；
(3)[3]图像如图所示
[4]弹簧劲度系数是
false
19．（1）false （2）运用控制条件法（或控制变量法、单因子法、归纳法）（3）false
【详解】
（1）由表格知：
a、当受到的拉力F、横截面积S一定时，伸长量x与样品长度L成正比；①
b、当受到的拉力F、样品长度L一定时，伸长量x与横截面积S成反比；②
c、当样品长度L、横截面积S一定时，伸长量x与受到的拉力F成正比；③
由①②③三个结论，可以归纳出，x与L、S、F之间存在一定量的比例关系，设这个比值为k，那么有：false（其中k为比例系数）
（2）由上知，线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F都有关系，可采用控制条件法（或控制变量法、单因子法、归纳法）．
（3）取L=1m，S=0.05cm2=5×10-6m2，F=250N，x=0.04cm=4×10-4m
代入上式得k=8×10-12m2/N．???????
所以
false
对新材料制成的金属细杆，长度L=4m，截面积S=0.8cm2=8×10-5m2，
最大伸长量false
代入导出的公式false有金属细杆承受的最大拉力是
．