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第三章 相互作用-力
3.1重力与弹力
一:知识精讲归纳
一、力
1.定义:一个物体对另一个物体的作用.
2.力的三要素:大小、方向和作用点.
3.单位:牛顿,简称牛,符号:N.
二、重力
1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力.
2.方向:竖直向下.
3.大小:G=mg,g是自由落体加速度.
4.作用点——重心
(1)重心:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以认为各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫作物体的重心.
(2)决定因素:①物体的形状;②物体的质量分布.
三、力的表示方法
1.力的图示:力可以用有向线段表示,有向线段的长短表示力的大小,箭头表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点.
2.力的示意图:只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点,不需要准确标度力的大小.
四、弹力
1.形变:物体在力的作用下形状或体积发生的变化.
2.弹力:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力.
3.常见的弹力:压力和支持力都是弹力,方向跟接触面垂直;绳子的拉力也是弹力,方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向.
五、胡克定律
1.弹性形变:物体在发生形变后,如果撤去作用力能够恢复原状的形变.
2.弹性限度:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能(填“能”或“不能”)完全恢复原来的形状,这个限度叫作弹性限度.
3.内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=kx.
4.劲度系数:k叫作弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m.表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.
重难点讲解
一、弹力有无的判断
可利用假设法进行判断.
(1)假设无弹力:假设撤去接触面,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态,则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用.
(2)假设有弹力:假设接触物体间有弹力,画出假设状态下的受力示意图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,
则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力.
如图,接触面光滑,若A处有弹力,则无法使球处于静止状态,故A处无弹力.
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律(第四章学习)或共点力平衡条件(第5节学习)判断弹力是否存在.
二:对胡克定律F=kx的理解
(1)x是弹簧的形变量,而不是弹簧形变后的长度.
(2)k为弹簧的劲度系数,反映弹簧本身的属性,由弹簧自身的长度、粗细、材料等因素决定,与弹力F的大小和伸长量x无关.
2.F-x图像是一条过原点的倾斜直线(如图所示),直线的斜率表示弹簧的劲度系数k.即k=.
3.胡克定律的适用条件:弹簧在弹性限度内发生形变.
二:考点题型归纳
题型一:力的概念的理解
1.下面关于力的说法正确的是( )
A.单个孤立的物体有时也能产生力的作用
B.力在某些情况下可能不成对出现
C.知道力的大小和方向就完全知道了一个力
D.两个相互作用的物体中,任何一个物体既是施力物体,同时也是受力物体
2.下面关于力的说法,正确的是( )
A.射出的炮弹向前飞行的过程中,受到推力和重力的作用
B.物体相互作用时,先有施力物体,后有受力物体
C.力是使物体发生形变或使物体运动状态改变的原因
D.用拳头击打棉花包,拳头不会感到疼痛,说明棉花包对拳头没有作用力
3.对力的概念的理解,下列说法正确的是( )
A.一个力必定联系着两个物体,其中任意一个物体既是受力物体,又是施力物体
B.力离不开受力物体,但可以没有施力物体
C.射出枪口的子弹,能打到很远的距离,因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用
D.只要两个力的大小相等,它们产生的效果一定相同
题型二:重力与重心的问题
4.下列关于重心及重力的说法中,正确的是( )
A.一个物体放于水中称量时,弹簧测力计的示数小于物体在空气中时弹簧测力计的示数,因此,物体在水中时的重力小于在空气中的重力
B.据G=mg可知,两个物体相比较,质量较大的物体的重力一定较大
C.物体放于水平面上时,重力方向垂直于水平面向下,当物体静北于斜面上时,其重力垂直于斜面向下
D.物体的形状改变后,其重心位置往往改变
5.下列关于重力的说法中正确的是( )
A.只有静止在地面上的物体才会受到重力
B.重力是由于地球的吸引而产生的,它的方向总是垂直地面向下
C.物体的重心不一定在物体上
D.物体对支持面的压力一定等于物体的重力
6.关于重力与重心下列说法正确的是( )
A.物体在空中下落时受到的重力比静止时受到的重力大
B.几何形状规则的物体重心一定在其几何中点
C.放在桌面上的物体对桌面的压力和自身的重力是同一种性质的力
D.重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点
题型三:弹力有无的判断
7.如图所示,一个球形物体静止于光滑水平面上,并与竖直光滑墙壁接触,A、两点分别是球与墙、球与地面的接触点。下列说法中正确的是( )
A.物体受到重力、点的支持力、A点的弹力作用
B.物体之间有接触但不一定有弹力,物体间有弹力则一定会有接触
C.物体受到的支持力是由于物体的弹性形变而产生的
D.物体对地面的压力就是物体的重力
8.下列图中,静止的小球A分别与两个物体(或面)接触,设各接触面光滑,则A受到两个弹力的是( )
A. B.C. D.
9.如图所示图中的物体A均处于静止状态,下列关于受到弹力作用的说法正确的是( )
A.图甲中地面是光滑水平的,A与B间存在弹力
B.图乙中两光滑斜面与水平地面的夹角分别为、,A对两斜面均无压力的作用
C.图丙中地面光滑且水平,A与竖直墙壁没有压力的作用
D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用
题型四:胡克定律的应用
10.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6cm,挂上5N的钩码静止时,指针所指刻度为8cm,此弹簧的劲度系数是( )
A.25N/m B.250N/m
C.10N/m D.100N/m
11.某拉力器并列装有四根相同的轻弹簧,每根弹簧的原长都是0.4 m。如图所示,小刚用600 N的力把它们拉长至1.6 m(未超过弹簧的弹性限度),则( )
A.小刚的每只手受到拉力器的拉力为300 N
B.每根弹簧产生的弹力为300 N
C.将拉力器拉长1 m所需拉力为375 N
D.每根弹簧的劲度系数为125 N/m
12.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
题型五:弹簧的串并联问题
13.如图所示,a、b两物体通过轻弹簧P栓接,轻弹簧Q上端与物体b栓接,下端与水平地面接触但不栓接,两物体及两轻弹簧在同一竖直线上且均处于静止状态。a、b两物体重量均为G、P、Q两轻弹簧劲度系数均为k,且两轻弹簧始终在弹性限度内。现对物体a施加一竖直向上的力,使其缓慢上升,轻弹簧Q下端脱离地面瞬时,物体a上升的高度为( )
A. B.
C. D.
14.两个劲度系数分别为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弹簧的右端向右拉动弹簧。已知弹簧a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.b弹簧的右端向右移动的距离为
D.b弹簧的右端向右移动的跑离为
15.两根劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串联在一起,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,现用水平力作用在b弹簧的P端缓慢向右拉动弹簧,当水平外力的大小为F时,b弹簧的伸长量为L,则此时
A.a弹簧产生的弹力为
B.a弹簧的伸长量为
C.P端向右移动的距离为
D.P端向右移动的距离为
题型六:F-x图像问题
16.一轻质弹簧的弹力F和长度L的关系图像如图所示,根据图像可以确定( )
A.弹簧的原长为
B.弹簧的劲度系数为
C.弹簧伸长时弹力大小为
D.弹簧伸长时弹力大小为
17.某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”实验中,通过实验画出弹簧弹力F(N)与弹簧总长度x(m)的关系图线如图所示,则下面说法正确的是( )
A.弹簧的原长是10cm
B.弹簧产生的弹力与弹簧总长度成正比
C.弹簧产生的弹力是15N时,此时弹簧的长度是16cm
D.弹簧的劲度系数是150N/m
18.如图所示,为一个轻质弹簧的长度和弹力大小的关系,请根据图象判断,下列正确的结论是( )
A.弹簧的劲度系数为1N/m
B.弹簧的劲度系数为200N/m
C.弹簧的原长为6cm
D.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为4N
三:课堂过关精练
一、单选题
19.一个弹簧受10N拉力时总长为9cm,受20N拉力时总长为11cm,已知当拉力撤销时弹簧都能恢复原长,则弹簧原长为( )
A. B. C. D.
20.如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:①中弹簧的左端固定在墙上;②中弹簧的左端也受大小为F的拉力作用;③中弹簧的左端拴一小物块,小物块在光滑的桌面上滑动;④中弹簧的左端拴一小物块,小物块在粗糙的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量,则有( )
A.l1>l2 B.l2>l3
C.l3>l4 D.l1=l2=l3=l4
21.如图所示,每个钩码重1.0N,弹簧测力计自身重量、绳子质量和摩擦不计,弹簧伸长了5cm(在弹簧的弹性限度内)。下列说法正确的是( )
A.该弹簧测力计的示数为0.5N B.该弹簧测力计的示数为2.0N
C.该弹簧的劲度系数为20N/m D.不挂重物时,该弹簧的劲度系数为0
22.一只轻弹簧原长20cm,上端固定,下端挂上10N的物体静止时,弹簧长度变为24cm。求:
(1)此弹簧的劲度系数多大?
(2)若两人分别拉住此弹簧两端同时用30N的力来拉,弹簧变为多长?
23.如图所示,A、B、C是三个质量均为m的物块,A置于固定的水平桌面上,A与桌面间的动摩擦因数为0.5,C置于水平地面上,物块A的左端连接劲度系数为的弹簧M,间通过轻质细绳相连,连接A与滑轮的轻绳水平,连接B与滑轮的轻绳竖直,间通过劲度系数为的弹簧N相连,开始时轻绳伸直但无作用力,弹簧M恰好为原长,重力加速度大小为g。现在弹簧M的左端施加一水平向左的外力F缓慢拉动弹簧,求:
(1)未施加外力F时,弹簧N的形变量;
(2)当弹簧N的弹力为原来的一半且处于压缩时,弹簧M的左端移动的距离;
(3)当弹簧N的弹力为原来的一半且处于拉伸时,弹簧M的左端移动的距离。
四:高分突破精练
一:单选题
24.关于弹力,下面说法中正确的是( )
A.物体对水平支持面的压力就是物体的重力
B.压力和支持力的方向一定垂直于支持面并指向被压或被支持的物体
C.两物体间有弹力时,两物体必接触:反之,两物体接触,它们之间必有弹力
D.放在水平桌面上的木块,由于木块发生做小形变而产生桌面对木块的支持力
25.探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数是2N/m
B.当弹簧伸长量为x1=2cm时,弹簧产生的拉力是F1=400N
C.当弹簧受F2=800N的拉力作用时,弹簧总长度为x2=40cm
D.弹簧的劲度系数是2×103N/m
26.如图所示一个空心金属球悬挂于天花板上,球的底部有一小孔用橡皮塞堵住,球内充满水,现将橡皮塞去掉,水逐渐漏出,从开始漏水到水全部漏完的过程中,关于球(包括球内的水)的重心,下列正确的是( )
A.重心逐渐降低 B.重心逐渐升高
C.重心先升高再降低 D.重心先降低再升高
27.下列说法正确的是( )
A.木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于木块发生微小形变而产生的
B.木块放在桌面上对桌面的压力是由于木块发生微小形变而产生的
C.用细竹竿拨动水中的木头,木头受到的竹竿的弹力是由于木头发生形变而产生的
D.木块对桌面的压力大小等于木块的重力大小,所以压力就是重力
28.如图所示,四根完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:1中弹簧的左端固定在墙上;2中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;3中弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动;4中弹簧的左端拴一小物块,物块在有摩擦的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四根弹簧的伸长量,则有( )
A.l2>l1 B.l4>l1 C.l1>l3 D.l2=l4
29.某小组用力传感器探究弹簧弹力与伸长量的关系。如图甲所示,将轻质弹簧上端固定于铁架台上,使标尺的零刻度线与弹簧上端对齐。某同学用力传感器竖直向下拉弹簧,同时记录拉力值F及对应的标尺刻度x(如图乙所示)。通过描点画图得到图丙的图像,a、b分别为使用轻弹簧1、2时所描绘的图线。下列说法正确的是( )
A.弹簧1的原长大于弹簧2的原长
B.弹簧1的劲度系数为,大于弹簧2的劲度系数
C.弹簧2产生的弹力时,弹簧的伸长量是
D.因未测弹簧原长,因此本实验无法探究弹簧弹力与伸长量的关系
30.下列情境中关于球所受弹力的描述,正确的是( )
A.甲图中,反弹出去的篮球在空中运动时,受到沿运动方向的弹力作用
B.乙图中,竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上时,受到沿细线向上的拉力及垂直斜面的支持力
C.丙图中,静止在墙角的篮球受到竖直向上的支持力
D.丁图中,静止在杆顶端的铁球受到沿杆向上的弹力
二、多选题
31.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.重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.重力的方向总是垂直于水平面的 D.薄板的重心一定在直线AB上
32.某同学在探究“弹力和弹簧伸长的关系”实验中,通过实验画出弹簧弹力F(N)与弹簧总长度x(m)的关系图线如图所示,则下面说法正确的是( )
A.弹簧的原长是0.1cm
B.弹簧的劲度系数是300N/m
C.弹簧的原长是0.2m
D.当弹簧的弹力大小是15N时,此时弹簧总长度可能是5cm
33.如图甲所示,轻弹簧左端固定,在弹簧右端施加的水平拉力,该轻弹簧伸长了;若用两只手分别作用在另一相同的轻弹簧两端,每只手对弹簧的水平拉力均为,如图乙所示,已知弹簧形变量均未超过弹性限度,下列说法正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为
B.弹簧的劲度系数为
C.图乙弹簧伸长量为
D.图乙弹簧伸长量为
34.如图所示的三个图中,所有的球都是相同的,且形状规则、质量分布均匀。甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间,乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上,丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触.关于这三个球的受力情况,下列说法正确的是( )
A.甲球受到一个弹力的作用
B.乙球受到两个弹力的作用
C.丙球受到两个弹力的作用
D.甲、乙、丙三球都只受到一个力的作用
35.如图所示的装置中,小球的重力均相同,大小为10N,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计,平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3,已知丙图中的弹簧平衡时伸长了5cm(在)弹性限度内),下列说法正确的是( )
A.F1=F2=F3
B.F1>F2=F3
C.丙图中弹簧的劲度系数k=2N/cm
D.丙图中弹簧的劲度系数k=4N/cm
36.有两根完全相同的轻质弹簧,先将一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端连接一个质量为m的物体,如图1,物体静止时,弹簧长度为L1;再将第二根上端与第一根下端拴接,如图2,在第二根的下端悬挂另一个质量为2m的物体,物体静止时,两弹簧的总长度为L2。已知重力加速度为g,弹簧的形变在弹性限度范围内,下列关于该弹簧的说法正确的是( )
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.弹簧的原长为
三、实验题
37.某兴趣小组用铁架台、弹簧、多个钩码做探究弹簧弹力和伸长量关系的实验,如图所示。先测出不挂钩码时弹簧的长度L0=10.20cm,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。
(1)表格中第4次弹簧伸长量为___________cm。
测量次序
1
2
3
4
5
6
弹簧弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
弹簧的长度L/cm
12.45
14.75
16.95
19.20
21.45
23.75
弹簧伸长最x/cm
2.25
4.55
6.75
___________
`11.25
13.55
(2)请在方格纸上描出第4组数据对应的点并作出图像。( )
(3)根据所作图像求弹簧的劲度系数k=___________N/m。(结果保留1位小数)
38.如图所示装置可以用来研究弹簧的弹力与形变量之间的关系,并测量弹簧的劲度系数。实验器材有:被测弹簧、铁架台、刻度尺、质量均为g的钩码若干个。
具体实验步骤如下:
①将弹簧上端固定在铁架台上的O点,弹簧自然下垂,固定刻度尺与弹簧平行;
②记下弹簧下端A到O点的距离l0;
③在弹簧下端挂上1个钩码,平衡后,测出A点与O点的距离;
④在弹簧下端依次挂上2个、3个……n个钩码,平衡后,分别测出A点与O点的距离、……。
实验数据处理:建立一个直角坐标系,横轴表示所挂钩码的个数n,纵轴表示弹簧长度l,依据实验数据在坐标系中描点、连线,得到如图所示的图像。
(1)在步骤④中,有一个重要的实验注意事项:_______________。
(2)根据n-l图像是一条直线,可得出的结论是_________。
A.弹簧弹力与弹簧长度成正比 B.弹簧弹力与弹簧伸长量成正比
(3)直线的斜率与弹簧劲度系数k以及一个钩码的重力mg之间的关系为_________。
(4)重力加速度g取9.8,则弹簧的劲度系数_________N/m。(保留2位有效数字)。
四、解答题
39.如图所示,现有两根完全相同的轻弹簧S1,S2原长均为L0 =40cm,劲度系数为k =3×102 N/m,竖直悬挂的重物A和B质量相等,且处于静止状态,弹簧均在弹性限度内,已知S2的长度为L2 = 55 cm(g取10 m/s2)。求:
(1)B的质量;
(2)轻弹簧S1的长度。
40.如图所示,物体A与物体B通过一轻质弹簧连接在一起。物体A的质量为m1=10kg,物体B的质量为m2=6kg,弹簧的劲度系数为k=1000N/m,A、B都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过光滑轻质定滑轮,一端连接物体A,另一端连一轻钩。开始时各段绳子都处于伸直状态,A上方的一段绳子和A下方的弹簧都沿竖直方向。现在在轻钩处加一个竖直向下的拉力,使物体A由静止状态开始以a=0.5m/s2的加速度竖直向上做匀加速直线运动,g=10m/s2
(1) 轻钩未加竖直向下的拉力前,弹簧的压缩量为多少?
(2)从物体A由静止状态开始运动到物体B刚离地,物体A上升的高度?
(3)当物体B刚离地时,物体A的速度为多少?
41.质量分别为1kg、2kg、3kg的木块a、b、c与两个原长均为10cm、劲度系数均为500N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接如图所示,其中a放在光滑水平桌面上。开始时p弹簧处于原长,木块都处于静止。现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止,取g=10m/s2求
(1)c木块刚好离开水平地面时绳子对b的拉力大小;
(2)该过程p弹簧的左端向左移动的距离。
参考答案:
1.D
【详解】A.力的产生需要施力物体和受力物体同时存在,单个孤立物体是不可能产生力的,故A错误;
B.力是物体间的相互间的相互作用,施力物体和受力物体一定是成对出现的,故B错误;
C.力有三要素,大小、方向和作用点,故C错误;
D.物体间的作用是相互的,施力物体给受力物体施加作用力的同时也在承受着受力物体的反作用力,此时施力物体自己本身也是受力物体,故D正确。
故选D。
2.C
【详解】A.射出的炮弹向前飞行的过程中,不受推力的作用,故A错误;
B.物体相互作用时,施力物体和受力物体同时出现,故B错误;
C.力是使物体发生形变或使物体运动状态改变的原因,故C正确;
D.用拳头击打棉花包,拳头不会感到疼痛,说明棉花包对拳头的力作用效果较小,但不是没有作用力,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】A.力的作用是相互的,一个力必定联系着两个物体,其中任意一个物体既是受力物体,又是施力物体,故A正确;
B.力离不开受力物体,一个力必定同时存在施力物体和受力物体,故B错误;
C.射出枪口的子弹,能打到很远的距离,是由于惯性,不是因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用,故C错误;
D.根据力的三要素,力的作用效果不仅跟力的大小有关,还跟力的方向和作用点有关,故D错误。
故选A。
4.D
【详解】A.一个物体放于水中称量时,弹簧测力计的示数小于物体在空气中时弹簧测力计的示数,是因为物体受到向上的浮力,故A错误;
B.由G=mg可知,物体的重力与质量和重力加速度都有关系,故质量较大的物体的重力不一定较大,故B错误;
C.无论物体放在什么位置,重力方向都是竖直向下,故C错误;
D.重心与物体形状和质量分布都有关系,所以形状改变时,其重心位置可能改变,故D正确。
故选D。
5.C
【详解】A.在地面上的物体在任何状态下都会受到重力,与运动状态无关,选项A错误;
B.重力是由于地球的吸引而产生的,它的方向竖直向下,而不是垂直地面向下,选项B错误;
C.物体的重心可能在物体外面,例如圆环,选项C正确;
D.物体对支持面的压力不一定等于物体的重力,还与物体的运动状态有关,如加速上升,压力大于重力,选项D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.物体在空中下落时受到的重力与静止时受到的重力相等,选项A错误;
B.几何形状规则且质量分布均匀的物体重心一定在其几何中点,选项B错误;
C.放在桌面上的物体对桌面的压力是弹力,和自身的重力不是同一种性质的力,选项C错误;
D.重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点,选项D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.小球在B点受到支持力,在A点虽然接触,但不挤压,不受弹力,所以小球受重力和B点的支持力处于平衡,故A错误;
B.弹力的产生条件是:接触,挤压,所以接触不一定有弹力,有弹力则一定会有接触,故B正确;
C.物体受到的支持力是由于地面的弹性形变而产生,故C错误;
D.物体对地面的压力是由于物体发生形变而引起的,不是重力,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】A.物体A受到的绳的拉力与重力是一对平衡力, A与斜面之间没有弹力,否则不能平衡,物体只受一个弹力作用,故A不符合题意;
B.若B受到斜挡板向右下方的弹力,不可能处于平衡状态,故B不符合题意;
C.物体A受绳的拉力和斜面的支持力,可以处于平衡状态,且这2个力都属于弹力,故C符合题意;
D.物体A受到水平面的支持力是弹力,这个力和重力是一对平衡力,不可能受到右侧的弹力,否则不能处于平衡状态,只受到一个弹力作用,故D不符合题意。
故选C。
9.D
【详解】A.A,B间没有挤压,无弹力,A错误;
B.A对两侧面有压力作用,B错误;
C.地面光滑且水平,A挤压竖直墙壁,存在作用力,C错误;
D.A受到斜面B对它的支持力的作用,D正确。
故选D。
10.B
【详解】挂上5N的钩码静止时,弹簧的伸长量为2cm,由胡克定律可得,此弹簧的劲度系数是
故选B。
11.D
【详解】A.小刚用600N的力把它们拉长,则小刚的每只手受到拉力器的拉力为600N,故A错误;
B.小刚用600N的力把它们拉长,则4根弹簧的弹力为600N,则每根弹簧的弹力为150N,故B错误;
CD.根据
代入数据解得
将拉力器拉长1 m所需拉力
故C错误D正确;
故选D。
12.A
【详解】由胡克定律得
式中x为形变量,设弹簧原长为l0,则有
联立方程组可以解得
故A正确, BCD错误。
故选A。
13.D
【详解】由题知静止时轻弹簧P压缩量为
轻弹簧Q压缩量为
轻弹簧Q下端脱离地面瞬时轻弹簧Q恢复为原长轻弹簧P伸长量为
物体a上升的高度为
故选D。
14.C
【详解】AB.两根轻弹簧串联,弹力大小相等,根据胡克定律得
则得b弹簧的伸长量
故AB错误;
CD.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
故C正确,D错误。
故选C。
15.B
【详解】AB.两根轻弹簧串联,弹力大小相等,即为,根据胡克定律F=kx得x与k成反比,则得a弹簧的伸长量为:,故A错误,B正确;
CD.P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和,即,故CD错误.
故选B
16.C
【详解】A.当F=0时,弹簧处于原长状态,由图读出L=20cm,即弹簧的原长为
L0=20cm
故A错误;
B.由图可知,当F=20N时,L=10cm,则弹簧被压缩的长度为
根据胡克定律,有
F=kx
代入数据,可得:
故B错误;
CD.弹簧伸长时,即弹簧长度为30cm,由图可知,弹力大小为,故C正确,D错误。
故选C。
17.A
【详解】A.由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长为10cm,故A正确;
B.由图可知,弹簧产生的弹力F与弹簧总长度x是线性关系,不是成正比,故B错误;
CD.当拉力为30N时,弹簧的形变量为
△x=0.2m-0.1m=0.1m
由胡克定律F=kx得
当弹力是15N时
此时弹簧的长度
L=L0+△x′=0.1m+0.05m=0.15m=15cm
故CD错误。
故选A。
18.C
【详解】AB.弹簧的劲度系数为
故AB错误;
C.由图像可知,弹簧的原长为6cm,故C正确;
D.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为
F=kx=2N
故D错误。
故选C。
19.B
【详解】设弹簧原长为x,则根据胡克定律
解得
故选B。
20.D
【详解】弹簧受到的拉力与其伸长量(弹簧实际长度与原长之间的差值)成正比,且测力计的示数代表的是作用在测力计挂钩上的力,由于右端受到的力大小皆为F,与左端的受力情况无关,所以四根弹簧的伸长量都相同,即
故ABC错误,D正确。
故选D。
21.C
【详解】AB.该弹簧测力计的示数等于弹簧一端受到的拉力,则示数为1.0N,选项AB错误;
C.该弹簧的劲度系数为
选项C正确;
D.不挂重物时,该弹簧的劲度系数不变,仍为20N/m,选项D错误。
故选C。
22.(1)250N/m;(2)32cm
【详解】(1)弹簧下端挂上10N的物体静止时,弹簧的弹力 ,弹簧伸长的长度
根据胡克定律
得
(2)若两人分别拉住此弹簧两端同时用30N的力来拉,弹簧的弹力为
弹簧伸长的长度
所以此时弹簧的长度
23.(1);(2);(3)
【详解】(1)未施加外力F时,弹簧N的形变量为,则
解得
(2)当弹簧的弹力为原来一半时N的形变量为,则
解得
当弹簧N处于压缩时M的形变量为,则
解得
所以弹簧M的左端移动的距离为
(3)当弹簧N处于拉伸时M的形变量为,则
解得
所以弹簧M的左端移动的距离为
24.B
【详解】A.物体对水平支持面的压力属于弹力,与物体的重力性质不同,不能说物体对水平支持面的压力就是重力,故A错误;
B.压力或支持力都是弹力,弹力的方向总是垂直于支持面并指向被压或被支持的物体,故B正确;
C.产生弹力的条件之一是物体必须相互接触,不相互接触,无法产生弹力的作用,但是,接触不挤压的物体间无弹力产生,故C错误;
D.放在水平桌面上的木块,由于桌面发生微小形变而产生桌面对木块的支持力,故D错误。
故选B。
25.D
【详解】AD.由图读出x=0.1m时,弹簧的拉力
由胡克定律F=kx得
故A错误,D正确;
B.当弹簧伸长为x1=2cm时,弹簧产生的拉力是
故B错误;
C.当弹簧受F2=800N的拉力作用时,弹簧的伸长量为
弹簧总长度大于40cm,故C错误。
故选D。
26.D
【详解】球内充满水时重心在球心,水全部漏完时重心在球心,水逐渐漏出的过程,显然重心在下降,故整个过程,重心先降低再升高。
故选D。
27.B
【详解】A.弹力是由施力物体发生形变而产生的,因此木块放在桌面上所受到的向上的弹力是由于桌面发生微小形变而产生的,故A错误;
B.弹力是由施力物体发生形变而产生的,木块放在桌面上对桌面的压力是由于木块发生微小形变而产生的,故B正确;
C.弹力是由施力物体发生形变而产生的,用细竹竿拨动水中的木头,木头受到的竹竿的弹力是由于细杆发生形变而产生的,故C错误;
D.木块对桌面的压力大小等于木块的重力大小,但两者性质不同,故D错误。
故选B。
28.D
【详解】由于弹簧质量不考虑,所以四种情况下弹簧的伸长量只由力F决定,因它们的右端受到大小皆为F的拉力作用,即F相同,则四根弹簧的伸长量相同,故ABC错误,D正确。
故选D。
29.B
【详解】A.根据图丙可知,拉力为零时弹簧的长度均为02m,所以两根弹簧的原长均为02m,故A错误;
B.根据
可知弹簧1的劲度系数
所以图像的斜率表示劲度系数,根据图丙可知弹簧1的劲度系数大于弹簧2的劲度系数,故B正确;
C.根据图丙可知弹簧2的劲度系数为
所以弹簧2产生的弹力是15N时,弹簧的伸长量是
故C错误;
D.虽然未测弹簧原长,但本实验可以通过关系图像探究弹簧的弹力与伸长量的关系,故D错误。
故选B。
30.C
【详解】A.甲图中,反弹出去的篮球在空中运动时,只受到重力作用,不受沿运动方向的弹力作用,故A错误;
B.乙图中,竖直细线悬挂的小球静止在光滑斜面上时,受到沿细线向上的拉力及竖直向下的重力,不受垂直斜面的支持力,故B错误;
C.丙图中,静止在墙角的篮球,受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,故C正确;
D.丁图中,静止在杆顶端的铁球受竖直向下的重力和竖直向上的弹力,故D错误。
故选C。
31.CD
【详解】A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力只是引力的一部分,故A错误;
B.重力大小和物体运动状态无关,故B错误;
C.重力的方向总是竖直向下,垂直于水平面,故C正确;
D.因为绳对板的拉力与板受到的重力是一对平衡力,必在一条直线上,所以薄板的重心一定在直线AB上,故D正确。
故选CD。
32.BD
【详解】AC.F-x图像的横截距表示弹簧的原长,即x0是0.1m,故AC错误;
B.F-x图像的斜率表示弹簧的劲度系数,即
故B正确;
D.当弹簧的弹力大小是15N且弹簧处于压缩状态时,弹簧的总长度为
故D正确。
故选BD。
33.AC
【详解】AB.弹簧的劲度系数
A正确,B错误;
CD.图甲、图乙弹簧受力相同,弹簧的伸长量相同,图乙弹簧伸长量为,C正确,D错误。
故选AC。
34.AC
【详解】A.甲球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力,斜面没有给其弹力,如果有的话球不会静止,故A正确;
B.乙球受重力和地面给它的竖直向上的弹力两个力,与乙接触的球不会给乙弹力,如果有的话乙球不会静止,故B错误;
CD.丙球受重力,圆面给它的指向圆心的弹力和与它接触的小球给它的沿他们圆心连线向左的弹力,如果它接触的小球不给它沿他们圆心连线向左的弹力的话它不能保持静止状态.故丙球受两个弹力的作用,故C正确,D错误。
故选AC。
35.AC
【详解】AB.最左边装置中下面小球受到重力mg和弹簧弹力F1的作用,根据平衡条件可知
其他两个装置中弹簧的弹力大小等于细线的拉力,对小球受力分析,根据平衡条件可知,细线的拉力大小等于小球重力,则有
因此
B错误A正确;
CD.根据胡克定理
可以算出
D错误C正确。
故选AC。
36.BD
【详解】设弹簧原长为,由胡克定律知
两根弹簧串联后挂物体时,则有
联立方程组可以解得
,
故选BD。
37. 9.00 22.0~22.3
【详解】(1)[1]依题意,第4次弹簧伸长量为
(2)[2]依题意,在方格纸上描出第4组数据对应的点并作出图像,如下图所示;
(3)[3]根据所作的图像,弹簧的劲度系数为
考虑到偶然误差,劲度系数取值范围为22.0N/m~22.3 N/m。
38. 弹簧始终在弹性限度内 B 98
【详解】(1)[1]实验过程中,要保证弹簧始终在弹性限度内。
(2)[2]由平衡条件可知,弹力与n成正比,由图像知,弹簧伸长量与n成正比,所以弹簧弹力与弹簧伸长量成正比。
故选B。
(3)[3]根据胡克定律得
整理得
(4)[4]弹簧的劲度系数
39.(1)4.5kg;(2)70cm
【详解】(1)B球受力平衡
根据胡克定律
解得
m=4.5 kg
(2)对A分析
根据胡克定律
的长度
解得
cm
40.(1)0.1m;(2)0.16m;(3)0.4m/s
【详解】(1)以A作为研究对象,未施加拉力前,弹簧的压缩量
(2)以B作为研究对象,B即将离开地面时,弹簧的伸长量
从开始到B即将要离开地面,A上升的高度
h=x1+x2 =0.16m
(3)由题可知
解得
v= 0.4m/s
41.(1)50N;(2)20cm
【详解】(1)c木块刚好离开水平地面时绳子对b的拉力为
(2)刚开始弹簧q处于压缩状态,设其压缩量为x1,则
解得
最终c木块刚好离开水平地面,弹簧q处于拉伸状态,设其拉伸量为x2,则
解得
最终c木块刚好离开水平地面,拉弹簧p的水平拉力大小为
则弹簧p的伸长量满足
解得
P弹簧左端向左移动的距离为
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