第三章 相
互
作
用
第一节 重力 第二节 弹力
第1课时 重力和弹力
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一、概念判断
1.重力的方向一定指向地心。( × )
提示:重力方向竖直向下,不一定指向地心。
2.重力和支持力的大小一定相等,方向相反。( × )
提示:物体放在斜面上。
3.物体的重力只与质量有关。( × )
提示:G=mg。
4.绳弹力的方向一定沿绳的方向。( √ )
5.只要两个物体接触就一定有弹力。( × )
提示:弹力产生条件。
二、选择题
·题组一 重力
1.(2021·宁阳高一检测)下列关于物体重力的说法中正确的是( )
A.重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点
B.某一物体在某处向上抛出后所受重力较小,向下抛出后所受的重力较大
C.物体在同一位置运动时比静止时受到的重力大
D.物体所受重力大小只与其质量有关
【解析】选A。重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点,故A正确;物体的重力由G=mg计算,重力不仅与质量有关,也与重力加速度有关,在同一地方,重力加速度一样,重力一样,与是否运动、运动方向无关,故B、C、D错误。
2.关于重力的说法,正确的是( )
A.同一地点物体所受重力的大小不仅与物体质量有关,还与物体是否运动及怎样运动有关
B.重力的大小可以用弹簧测力计测出,物体对弹簧的拉力(或压力),就是物体受到的重力
C.物体受到的重力,就作用在重心上
D.具有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在其几何中心
【解析】选D。根据G=mg可知,同一地点物体所受重力的大小仅与物体质量有关,与物体是否运动及怎样运动无关,选项A错误;重力的大小可以用弹簧测力计测出,物体对弹簧的拉力(或压力)是弹力,与重力不是同一种力,选项B错误;物体受到的重力作用在整个物体上,重心是重力的等效作用点,选项C错误;具有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在其几何中心,选项D正确。
3.(原创题)关于物体的重心,以下说法中正确的是( )
A.把物体挖空后就没有重心了
B.用线悬挂的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心
C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变,与地面的高度也不变
D.舞蹈演员在做各种优美动作时,其重心的位置不变
【解析】选B。重心是重力的等效作用点,把物体挖空后其重心仍然存在,只是位置可能改变,故A错误;由二力平衡特点可知,用一根悬线竖直挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心,故B正确;一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变,但与地面的高度与放法有关,故C错误;其重心的位置随肢体形状的变化会发生变化,故D错误。
4.(2021·天津高一检测)把一个薄板状物体悬挂起来,静止时如图所示。则对于此薄板状物体所受重力的理解,下列说法正确的是( )
A.拉力就是地球对物体的引力
B.重力大小和物体运动状态有关
C.重力的方向总是指向地心
D.薄板的重心一定在直线AB上
【解析】选D。拉力的施力物体是绳子,而地球对物体的引力的施力物体是地球,二者本质不同,故A错误;重力的大小与物体的运动状态无关,故B错误;重力的方向竖直向下,并不一定指向地心,故C错误;因为绳对薄板的拉力与薄板受到的重力是一对平衡力,必在一条直线上,所以重心一定在绳的延长线上,即薄板的重心一定在直线AB上,故D正确。
·题组二 弹力
5.(2021·南京高一检测)下列关于弹力产生条件的说法中正确的是( )
A.只要两个物体接触就一定有弹力产生
B.轻杆一端所受弹力的作用线一定与轻杆方向垂直
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大
【解析】选C。两个物体相互接触,若是没有相互挤压,就不会产生弹性形变,就不会产生弹力,故A错误;轻杆一端所受弹力的作用线可能沿着轻杆方向,也可能与其方向垂直,具体弹力方向根据受力平衡来确定,故B错误;压力和支持力均属于弹力,其方向总是垂直于接触面,故C正确;物体发生弹性形变时才会产生弹力,但形变大的物体产生的弹力不一定比形变小的物体产生的弹力大,还与劲度系数有关,故D错误。
6.(多选)(2021·佛山高一检测)下列叙述中错误的是( )
A.弹力的方向不一定跟接触面垂直
B.拉力、压力和支持力就其性质而言都是弹力
C.物体间凡有相互接触,就一定产生弹力
D.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间
【解析】选A、C。接触面间的弹力方向一定垂直于接触面,故A错误,符合题意;物体间有相互接触,不一定产生弹力,选项C错误,符合题意。
7.杂技演员有高超的技术,如图所示,他能轻松地顶住从高处落下的坛子,关于他顶坛时,头顶受到的压力产生的直接原因是( )
A.坛的形变
B.头的形变
C.坛受到的重力
D.人受到的重力
【解析】选A。头顶受到的压力的施力物体是坛子,受力物体是头顶,它产生的直接原因是坛的形变,间接原因是坛受到的重力。故选A。
8.竖直悬挂一轻质弹簧,不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度为8
cm,挂上5
N的钩码,指针所指刻度为10
cm,此弹簧的劲度系数是( )
A.250
N/m
B.2.5
N/m
C.50
N/m
D.300
N/m
【解析】选A。根据胡克定律可知此弹簧的劲度系数
k==
N/m=250
N/m。
三、非选择题
9.
(重力弹力分析)规范完成下列问题:
(1)小球A的重力为20
N,在图甲中画出该重力的图示;
(2)在乙图中画出钢管B所受弹力的示意图。
【解析】如图所示:
答案:见解析图
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选择题
1.如图所示,一只小鸟站在一水平放置的木板上,有关小鸟和木板的受力情况,下列说法正确的是( )
A.当小鸟站在木板上时,木板受到的重力增大
B.当小鸟站在木板右侧时,木板的重心右移
C.木板上表面在小鸟的压力下发生了形变
D.小鸟对木板的压力就是小鸟受到的重力
【解析】选C。木板受到的重力:G=mg,当小鸟站在木板上时,木板的质量不变,故木板的重力不变,故A错误;当小鸟站在木板右侧时,木板的质量分布和形状并未发生变化,故重心位置不变,故B错误;小鸟站在木板上,小鸟对木板向下的压力使木板发生弹性形变,木板发生弹性形变后,要恢复原状,对小鸟有一个向上的弹力,故C正确;小鸟对木板的压力是弹力,与小鸟受到的重力不是同一性质的力,故二力不同,故D错误。
2.体育课上一学生将足球踢向墙壁,如图所示。下列关于足球与墙壁作用时,足球给墙壁的弹力方向的说法中正确的是( )
A.沿v1的方向
B.沿v2的方向
C.先沿v1的方向后沿v2的方向
D.沿垂直于墙壁的方向
【解析】选D。足球撞击墙壁,墙壁给足球一个反作用力,此力是弹力,弹力的方向总是垂直于接触面,并指向被支持物,如题图所示,墙壁给足球的弹力方向垂直于墙壁斜向左上方,与球的速度无关,故A、B、C错误,D正确。
3.下列关于力的作用效果的叙述错误的是( )
A.物体的运动状态发生改变必定是物体受到力的作用
B.运动员将垒球抛出后,垒球的运动状态仍在变化,垒球仍为受力物体,但施力物体不是运动员
C.力作用在物体上,必定同时出现形变和运动状态的改变
D.力的作用效果不仅取决于力的大小和方向,还与力的作用点有关
【解析】选C。物体形状和运动状态的改变都属于力的作用效果,但物体受到了力的作用,形状和运动状态不一定都改变,故C错误。
4.(2021·河间高一检测)用弹簧秤竖直悬挂一个静止的小球,下面说法正确的是( )
A.小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力
B.小球对弹簧秤的拉力大小等于小球的重力大小
C.小球重力的施力物体是弹簧秤
D.小球重力的施力物体不存在
【解析】选B。“拉力”和“重力”是不同性质的力,不能说小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力,只能说小球对弹簧秤的拉力大小等于小球的重力大小,选项A错误,B正确;小球重力的施力物体是地球,选项C、D错误。
5.如图所示,小龙同学在表演转书,书开始处于静止状态,随后绕着指尖转动起来。若书对手指的力记为F1,手指对书的力记为F2,书的重力记为G,则下列说法不正确的是( )
A.书静止时,F2的方向一定竖直向上
B.手指受到的压力是因为书发生形变而产生的
C.书转动时,F1=F2
D.书转动时,书受到重力、支持力的作用
【解析】选D。书静止时,手指对书的力记为F2,书的重力记为G,即两力平衡,因此F2的方向与重力方向相反,则其方向一定竖直向上,故A正确;依据弹力产生原理,则手指受到的压力是因为书发生形变而产生的,故B正确;书对手指的力记为F1,手指对书的力记为F2,属于一对相互作用力,其大小相等,即F1=F2,与其运动状态无关,故C正确;书转动时,书受到重力、支持力和摩擦阻力的作用,而向心力不是书受到的,是书的合力,其方向指向圆心,称为向心力,故D不正确。
6.(多选)下列说法正确的有( )
A.静止的物体不受力,运动的物体才受力
B.物体与接触面之间有挤压也可以没有弹力
C.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
D.放在桌面上的书本对桌面的压力是由书本的形变产生的
【解析】选C、D。静止的物体可以是受到平衡力的作用,A错误;物体与接触面间有挤压一定有弹力,B错误;力的作用是相互的,任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体,C正确;放在桌面上的书本对桌面的压力是由书本的形变产生的,D正确。
7.(原创题)有一圆形的均匀薄板,若将其中央挖掉一个小圆板成一个圆环,如图a、b所示,下面说法正确的是( )
A.重心向外侧偏移,重力减小
B.重力和重心都没有变
C.重力减小,重心位置没有变
D.重力减小,重心位置不存在
【解析】选C。挖掉一个小圆板成圆环后,重力减小;圆板和圆环均属于质量分布均匀且有规则形状的物体,其重心均在几何中心,重心的位置不变,故C正确,A、B、D错误。
8.如图所示,一被吊着的空心均匀球壳内装满了细沙,底部有一阀门,打开阀门让细沙慢慢流出的过程中,球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会( )
A.一直下降 B.一直不变
C.先下降后上升
D.先上升后下降
【解析】选C。装满细沙的球壳和细沙整体的重心在球心,随着细沙从阀门不断流出,重心位置不断下降,当细沙快流完时,重心又上升,最后处于球心,故重心的位置先下降后上升,故A、B、D错误,C正确。
9.足球运动是深受青少年喜爱的项目之一,如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是( )
A.甲图中,静止在草地上的足球对草地的压力就是它的重力
B.乙图中,静止在地面上的两个足球由于接触而一定受到相互作用的弹力
C.丙图中,落在球网中的足球会受到弹力是由于球网发生了形变
D.丁图中,被踢出在空中运动的足球受到重力和脚对它的弹力
【解析】选C。静止在草地上的足球所受重力和对草面的压力大小相等,但压力不是重力,二者的产生条件不同,不是同一性质的力,故A错误;弹力产生的条件有两个:一是接触,二是发生弹性形变,若两个足球接触,没有形变,就不产生弹力,所以两个足球光接触不一定产生弹力,故B错误;足球受到弹力是因为球网发生形变要恢复原状,故C正确;弹力的产生首先需要接触,足球飞出后和脚不接触,所以不受脚对它的弹力,故D错误。
10.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20
cm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2
cm,则该物体所受重力约为( )
A.0.8
N
B.1.6
N
C.3.2
N
D.6.4
N
【解析】选C。根据题图中外力F与伸长量x的关系可得当伸长量小于10
cm时,F=kx,则k的值等于F?x图像的斜率,故k=
N/m=40
N/m;将此细绳对折后,每段绳在相同的外力作用下,其伸长量为原来的一半,即F=k′x′,且x′=x,则k′=2k=80
N/m;将此细绳对折,则劲度系数为:k″=2k′=160
N/m,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,平衡后发现物体下降了2
cm,则每段绳子的伸长量为2
cm,平衡后,物体所受的重力等于两段绳子的拉力,则G=F=k″Δx=160×0.02
N=3.2
N,故A、B、D错误,C正确。
11.一个长度为L的轻弹簧,将其上端固定,下端挂一个质量为m的小球时,弹簧的总长度变为2L,现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接,A、B两小球的质量均为m,则两小球平衡时,B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小,且弹簧都在弹性限度范围内)( )
A.3L
B.4L
C.5L
D.6L
【解析】选C。当挂一个小球时,根据胡克定律,有:mg=k·Δx=kL;当挂两个小球时,对上面弹簧,有:2mg=k·Δx1;对下面弹簧,有:mg=k·Δx2,故B球距悬点O的距离为:x=2L+Δx=2L+Δx1+Δx2=2L+2L+L=5L,故选C。
12.(多选)两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示。开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则( )
A.b弹簧的伸长量也为L
B.b弹簧的伸长量为
C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为(1+)L
【解析】选B、D。两根轻弹簧串联,弹力大小相等,根据胡克定律F=kx得:k1L=k2xb,则得b弹簧的伸长量为xb=,故A错误,B正确。开始时弹簧均处于原长状态,则P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和,即为s=L+xb=L+,故C错误,D正确。
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显示微小形变可以有很多办法,课本上介绍了利用光学知识观察有机玻璃中的微小形变的办法,还有其他一些将微小形变放大观察的方法。
(1)(多选)如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束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,观察墙上光点位置的变化。下列说法中正确的是( )
A.F增大,P上移
B.F增大,P下移
C.F减小,P下移
D.F减小,P上移
(2)在演示坚硬物体微小弹性形变的实验中,若墨水瓶横截面积为椭圆形,则能观察到的现象是( )
A.沿椭圆长轴方向压瓶壁,细管中水面下降;沿椭圆短轴方向压瓶壁,细管中水面上升
B.沿椭圆长轴方向压瓶壁,细管中水面上升;沿椭圆短轴方向压瓶壁,细管中水面下降
C.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁,细管中水面均下降
D.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁,细管中水面均上升
【解析】(1)若在两镜之间的桌面用力F下压,M、N将向中间倾斜,光束的入射角减小,光束的位置相对降低,由光的反射定律可知,光点会在墙面上从P点移动到P′点,则P′位置比P低,其力越大,移动越明显,则B对,A错。同理,可知若F减小,光束的入射角增大,由光的反射定律可知光点会上移,故C错,D对。
(2)沿椭圆长轴方向压瓶壁,瓶子容积变大,管中水面下降,沿椭圆短轴方向压瓶壁,瓶子容积变小,管中水面上升,则A对,B、C、D错。
答案:(1)B、D (2)A
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互
作
用
第一节 重力 第二节 弹力
第1课时 重力和弹力
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一、概念判断
1.重力的方向一定指向地心。( )
2.重力和支持力的大小一定相等,方向相反。( )
3.物体的重力只与质量有关。( )
4.绳弹力的方向一定沿绳的方向。( )
5.只要两个物体接触就一定有弹力。( )
二、选择题
·题组一 重力
1.(2021·宁阳高一检测)下列关于物体重力的说法中正确的是( )
A.重心是物体各部分所受重力的合力的等效作用点
B.某一物体在某处向上抛出后所受重力较小,向下抛出后所受的重力较大
C.物体在同一位置运动时比静止时受到的重力大
D.物体所受重力大小只与其质量有关
2.关于重力的说法,正确的是( )
A.同一地点物体所受重力的大小不仅与物体质量有关,还与物体是否运动及怎样运动有关
B.重力的大小可以用弹簧测力计测出,物体对弹簧的拉力(或压力),就是物体受到的重力
C.物体受到的重力,就作用在重心上
D.具有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在其几何中心
3.(原创题)关于物体的重心,以下说法中正确的是( )
A.把物体挖空后就没有重心了
B.用线悬挂的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心
C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变,与地面的高度也不变
D.舞蹈演员在做各种优美动作时,其重心的位置不变
4.(2021·天津高一检测)把一个薄板状物体悬挂起来,静止时如图所示。则对于此薄板状物体所受重力的理解,下列说法正确的是( )
A.拉力就是地球对物体的引力
B.重力大小和物体运动状态有关
C.重力的方向总是指向地心
D.薄板的重心一定在直线AB上
·题组二 弹力
5.(2021·南京高一检测)下列关于弹力产生条件的说法中正确的是( )
A.只要两个物体接触就一定有弹力产生
B.轻杆一端所受弹力的作用线一定与轻杆方向垂直
C.压力和支持力的方向总是垂直于接触面
D.形变大的物体产生的弹力一定比形变小的物体产生的弹力大
6.(多选)(2021·佛山高一检测)下列叙述中错误的是( )
A.弹力的方向不一定跟接触面垂直
B.拉力、压力和支持力就其性质而言都是弹力
C.物体间凡有相互接触,就一定产生弹力
D.弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间
7.杂技演员有高超的技术,如图所示,他能轻松地顶住从高处落下的坛子,关于他顶坛时,头顶受到的压力产生的直接原因是( )
A.坛的形变
B.头的形变
C.坛受到的重力
D.人受到的重力
8.竖直悬挂一轻质弹簧,不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度为8
cm,挂上5
N的钩码,指针所指刻度为10
cm,此弹簧的劲度系数是( )
A.250
N/m
B.2.5
N/m
C.50
N/m
D.300
N/m
三、非选择题
9.
(重力弹力分析)规范完成下列问题:
(1)小球A的重力为20
N,在图甲中画出该重力的图示;
(2)在乙图中画出钢管B所受弹力的示意图。
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选择题
1.如图所示,一只小鸟站在一水平放置的木板上,有关小鸟和木板的受力情况,下列说法正确的是( )
A.当小鸟站在木板上时,木板受到的重力增大
B.当小鸟站在木板右侧时,木板的重心右移
C.木板上表面在小鸟的压力下发生了形变
D.小鸟对木板的压力就是小鸟受到的重力
2.体育课上一学生将足球踢向墙壁,如图所示。下列关于足球与墙壁作用时,足球给墙壁的弹力方向的说法中正确的是( )
A.沿v1的方向
B.沿v2的方向
C.先沿v1的方向后沿v2的方向
D.沿垂直于墙壁的方向
3.下列关于力的作用效果的叙述错误的是( )
A.物体的运动状态发生改变必定是物体受到力的作用
B.运动员将垒球抛出后,垒球的运动状态仍在变化,垒球仍为受力物体,但施力物体不是运动员
C.力作用在物体上,必定同时出现形变和运动状态的改变
D.力的作用效果不仅取决于力的大小和方向,还与力的作用点有关
4.(2021·河间高一检测)用弹簧秤竖直悬挂一个静止的小球,下面说法正确的是( )
A.小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力
B.小球对弹簧秤的拉力大小等于小球的重力大小
C.小球重力的施力物体是弹簧秤
D.小球重力的施力物体不存在
5.如图所示,小龙同学在表演转书,书开始处于静止状态,随后绕着指尖转动起来。若书对手指的力记为F1,手指对书的力记为F2,书的重力记为G,则下列说法不正确的是( )
A.书静止时,F2的方向一定竖直向上
B.手指受到的压力是因为书发生形变而产生的
C.书转动时,F1=F2
D.书转动时,书受到重力、支持力的作用
6.(多选)下列说法正确的有( )
A.静止的物体不受力,运动的物体才受力
B.物体与接触面之间有挤压也可以没有弹力
C.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
D.放在桌面上的书本对桌面的压力是由书本的形变产生的
7.(原创题)有一圆形的均匀薄板,若将其中央挖掉一个小圆板成一个圆环,如图a、b所示,下面说法正确的是( )
A.重心向外侧偏移,重力减小
B.重力和重心都没有变
C.重力减小,重心位置没有变
D.重力减小,重心位置不存在
8.如图所示,一被吊着的空心均匀球壳内装满了细沙,底部有一阀门,打开阀门让细沙慢慢流出的过程中,球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会( )
A.一直下降 B.一直不变
C.先下降后上升
D.先上升后下降
9.足球运动是深受青少年喜爱的项目之一,如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是( )
A.甲图中,静止在草地上的足球对草地的压力就是它的重力
B.乙图中,静止在地面上的两个足球由于接触而一定受到相互作用的弹力
C.丙图中,落在球网中的足球会受到弹力是由于球网发生了形变
D.丁图中,被踢出在空中运动的足球受到重力和脚对它的弹力
10.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20
cm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2
cm,则该物体所受重力约为( )
A.0.8
N
B.1.6
N
C.3.2
N
D.6.4
N
11.一个长度为L的轻弹簧,将其上端固定,下端挂一个质量为m的小球时,弹簧的总长度变为2L,现将两个这样的弹簧按如图所示方式连接,A、B两小球的质量均为m,则两小球平衡时,B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小,且弹簧都在弹性限度范围内)( )
A.3L
B.4L
C.5L
D.6L
12.(多选)两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示。开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则( )
A.b弹簧的伸长量也为L
B.b弹簧的伸长量为
C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为(1+)L
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显示微小形变可以有很多办法,课本上介绍了利用光学知识观察有机玻璃中的微小形变的办法,还有其他一些将微小形变放大观察的方法。
(1)(多选)如图所示,在一张大桌子上放两个平面镜M和N,让一束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,观察墙上光点位置的变化。下列说法中正确的是( )
A.F增大,P上移
B.F增大,P下移
C.F减小,P下移
D.F减小,P上移
(2)在演示坚硬物体微小弹性形变的实验中,若墨水瓶横截面积为椭圆形,则能观察到的现象是( )
A.沿椭圆长轴方向压瓶壁,细管中水面下降;沿椭圆短轴方向压瓶壁,细管中水面上升
B.沿椭圆长轴方向压瓶壁,细管中水面上升;沿椭圆短轴方向压瓶壁,细管中水面下降
C.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁,细管中水面均下降
D.沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁,细管中水面均上升
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