人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习

3.1 重力与弹力（解析版）

一、选择题（本题共19小题，每小题4分，满分76分）

1. 有一质量均匀分布的圆形薄板,若将其中央挖掉一个小圆,则薄板的余下部分(　　)

A.重力减小,重心随挖下的小圆板移走了     B.重力和重心都没改变

C.重力减小,重心位置没有改变             D.重力减小,重心不存在了

【答案】C　

【解析】质量均匀分布的圆形薄板,重心在其几何中心;其中央挖掉一个小圆,质量仍然均匀分布,关于圆心对称,即形状规则,故其重心仍然在圆心;由于质量减小,故重力减小。

2. 下列说法中正确的是(　　)

A.重力就是地球对物体的吸引力,重力的方向总是竖直向下的

B.物体落向地面时,它受到的重力大小小于它静止时受到的重力大小

C.力的三要素不同,力的作用效果可能不同

D.如果物体有几何中心,则该几何中心就是重心位置

【答案】C　

【解析】重力是由于地球的吸引而产生的,不是地球对物体的吸引力,地球对物体的吸引力是万有引力,重力只是万有引力的分力,故A错误。根据重力的计算公式G=mg可知,在同一地点,重力加速度g不变,故不论物体静止还是运动,在同一地点受到的重力都是一样的。故B错误。力的大小、方向、作用点是力的三要素,力的三要素不同,力的作用效果一般不同,故C正确。质量均匀的、有规则形状的物体的重心在几何中心,一般物体的重心不一定在几何中心,故D错误。

3. 足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱。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受到的弹力就是它的重力

B.乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力

C.丙图中,踩在脚下且静止在水平草地上的足球可能受到3个力的作用

D.丁图中,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变

【答案】C　

【解析】弹力和重力是不同性质的力,弹力不是重力,故A错误。假设乙图中的两个足球之间存在弹力则它们就不能静止在光滑的水平地面上,所以假设错误,因此两个足球之间没有相互作用的弹力,故B错误。丙图中,踩在脚下且静止在水平草地上的足球受到重力、地面的支持力,而脚对球的压力可能有也可能无,所以可能受到3个力的作用,故C正确。丁图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变,故D错误。故选C。

4. 在如图所示的四种情况中,物体A、B之间一定有弹力的是(　　)

【答案】B　

【解析】A中A、B两个球尽管接触,但由于两细绳竖直,相互没有挤压,没有发生弹性形变,所以两者之间不存在弹力,故A错误。B中两球存在相互挤压,发生了弹性形变,两球之间存在弹力,故B正确。C中A、B两个球尽管接触,但相互没有挤压,没有发生弹性形变,两者之间不存在弹力,故C错误。D中由于细绳竖直,重力与细绳的拉力平衡,斜面对球没有弹力,否则小球受到的合力不为零,小球就不能平衡,与题条件不符,故D错误。

5. 如图所示,一个质量分布均匀的球放在互成120°角的光滑平面上保持静止状态,OA是水平面,OB是倾斜面,关于球的受力,下列说法中正确的是(　　)

A.球受重力、水平面和斜面的弹力           B.球除了受重力外,只受到水平面的弹力

C.球所受的各个力的施力物体都是水平面     D.球所受的弹力是由于球的形变而产生的

【答案】B　

【解析】小球受到重力则小球对水平面一定有挤压,故一定受水平面OA竖直向上的弹力,假设小球受斜面OB的弹力,则小球水平方向受力不平衡,与题干矛盾,故球与斜面间无弹力,即球除了受重力外,只受到水平面的弹力,故A错误,B正确;小球受两个力作用,一个是重力,施力物体是地球,另一个是支持力,施力物体是水平面OA,故C错误;球所受的弹力是由于水平面OA的形变而产生的,故D错误;故选B。

6. 如图所示,一劲度系数为k的轻弹簧,上端固定在天花板上,下端悬挂木块A。木块A处于静止状态时弹簧的伸长量为Δl(弹簧的形变在弹性限度内),则木块A所受重力的大小等于(　　)

A.Δl      B.k·Δl    C.    D.

【答案】B　

【解析】木块保持静止,故弹簧对木块的拉力等于物体的重力

F=G

弹簧伸长Δl,根据胡克定律

F=kΔl

因而G=kΔl

7. 如图所示,弹簧的劲度系数为k,小球的重力为G。平衡时球在A位置。现用力F将小球向下拉长x至B位置,则此时弹簧的弹力为(　　)

A.G-kx   B.kx-G   C.kx+G   D.kx

【答案】C　

【解析】小球在A位置时,弹簧的弹力大小为G,将小球拉至B位置时,弹簧伸长量增加x,弹簧弹力增加kx。所以小球在B位置时弹簧的弹力为 kx+G。故选C。

8. （多选）如图所示,物体A均处于静止状态,下列选项中的说法正确的是(　　)

A.图甲中地面是水平光滑的,A与B间存在弹力

B.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为α、β,A对两斜面均有压力的作用

C.图丙中地面光滑且水平,A与竖直墙壁有力的作用

D.图丁中A受到斜面B对它的支持力的作用

【答案】BCD　

【解析】A选项中对B进行受力分析,B球受重力和弹力的作用,二力平衡,B球静止,不可能再受到A对它的弹力的作用;B选项中采用假设法,若除去左侧的斜面,A将运动,去掉右侧的斜面,A也将运动,所以两斜面对球A均有力的作用,由力的作用是相互的知,A对两斜面均有压力的作用;C选项由物体的平衡条件知外力F与竖直墙壁对它的作用力平衡,墙对物体A有力的作用;D选项由弹力产生的条件,A与B接触且挤压,二者之间有弹力的作用。

9. 在立起一根木棍的过程中要经过如图所示的位置,此时地面对木棍的弹力方向是图中的(　　)

A.F1的方向   B.F2的方向    C.F3的方向    D.F4的方向

【答案】B　

【解析】本题属于点面接触,弹力方向应垂直于接触面指向被支持的物体,所以地面对木棍的弹力方向正确的是题图中的F2。

10. 在半球形光滑碗内斜搁一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为(　　)

A.均竖直向上

B.均指向球心O

C.A点处指向球心O,B点处竖直向上

D.A点处指向球心O,B点处垂直于筷子斜向上

【答案】D　

【解析】碗对筷子A、B两点处的作用力属于弹力,而接触的弹力总是垂直于接触面,因而寻找接触面便成为确定弹力方向的关键。在A点处的接触面是球面在A点的切面,此处的弹力与切面垂直,即指向球心O。在B点处的接触面与筷子平行,此处的弹力垂直于筷子斜向上,故选项D正确。

11. 关于物体的重力和重心,下列说法正确的是(　　)

A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的,所以方向总是垂直于地面向下

B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的,当用同一弹簧测力计测量时其所受重力大小一定相同

C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点

D.形状规则的物体(例如正方体),其重心一定在其几何中心处

【答案】C　

【解析】重力的方向始终是竖直向下的,所以A选项错误。同一物体在地球上的不同位置,重力大小可能不同,而在同一位置,其重力大小相同,所以B选项错误。物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点,所以C选项正确。形状规则的物体的重心不一定在它的几何中心上,还要看物体的质量分布是否均匀,如果质量分布不均匀,那就不在几何中心,所以D选项错误。

12. 在2015年北京田径世锦赛女子跳高决赛中,俄罗斯小将库吉娜夺得冠军。跳高过程,分起跳、越竿和下落三个阶段,下列叙述正确的是(　　)

A.起跳过程中,只受向上的力

B.越竿过程中,只受水平方向的力

C.下落过程中,除受重力外,还有一个向下的动力

D.全过程中,运动员的重力总是存在的

【答案】D　

【解析】判定一个力是否存在,要看能否找到施力物体和受力物体,因为向上的力、水平力、向下的动力都找不到施力物体,故选项A、B、C错误,重力与运动状态无关,选项D正确。

13. 关于不倒翁不倒的原因,是它的重心设计巧妙,下列说法中正确的是(　　)

A.重心在不倒翁的几何中心上     B.不倒翁的重心很高

C.不倒翁的重心很低             D.不倒翁的重心不在物体上

【答案】C　

【解析】由于物体在其他条件不变的情况下,重心越低,物体的稳定性越好,不倒翁的重心一定做得很低,C对,A、B、D均错误。

14. 关于弹力,下列说法中正确的是　(　　)

A.形变微小时,弹力很小

B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比

C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是书所受的重力

D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力

【答案】D　

【解析】弹力大小与形变量有关,但有些物体虽然形变量很小但弹力很大,A错。形变量越大,弹力就越大,但弹力大小不总是与形变量成正比,B错。放在水平桌面上的书对桌面的压力的施力物体是书,重力的施力物体是地球,C错。通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力,D对。

15. 如图所示,轻弹簧的两端各受10 N的拉力F作用,弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内)。下列说法正确的是(　　)

A.该弹簧的劲度系数k为200 N/m

B.该弹簧的劲度系数k为400 N/m

C.根据公式k=F/x,弹簧的劲度系数k会随弹簧弹力F的增大而增大

D.弹簧所受的合力为10 N

【答案】A　

【解析】根据胡克定律F=kx得弹簧的劲度系数k=F/x=200 N/m,故A正确,B错误。弹簧的劲度系数k与弹簧弹力F的变化无关,与弹簧本身有关,故C错误。轻弹簧的两端各受10 N的拉力F作用,所以弹簧所受的合力为零,故D错误。

16. 如图所示,为P物体对Q物体的压力的示意图,其中正确的是(　　)

【答案】A　

【解析】首先P对Q物体的压力一定作用在Q物体上,所以选项B、D错。另外,压力的方向应垂直于接触面指向Q物体,所以选项C错。故只有选项A正确。

17. 关于弹力,下列说法正确的是(　　)

A.相互接触的物体间必定有弹力的作用

B.压力和支持力总是跟接触面垂直

C.物体对桌面产生的压力是由于桌面发生微小形变而产生的

D.在桌面上的物体对桌面产生的压力就是物体的重力

【答案】B　

【解析】弹力产生的条件是:接触且有弹性形变,故相互接触的物体间没有形变的话就无弹力的作用,选项A错误;压力和支持力总是跟接触面垂直,选项B正确;物体对桌面产生的压力是由于物体发生微小形变而产生的,选项C错误;静止在水平桌面上不受其他外力作用的物体对桌面产生的压力大小等于物体的重力大小,选项D错误。

18. 如图所示,是我国的极地考察破冰船——“雪龙号”。为满足破冰航行的要求,其船体结构经过特殊设计,船体下部与竖直方向成特殊角度。则船体对冰块的弹力示意图正确的是(　　)

【答案】C　

【解析】船体对冰块的弹力垂直于接触面,指向冰块,通过弹力的方向分析判断可知,C正确,A、B、D错误。

19.  如图,物体A和B的重力分别为8 N和3 N,不计弹簧测力计、细线的重力和一切摩擦,弹簧的劲度系数k=10 N/m,设弹簧测力计所受的合力为F1,弹簧测力计的读数为F2, 则(　　)　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.F1=11 N  B.F2=3 N   C.F2=6 N   D.弹簧的伸长量为0.6米

【答案】B　

【解析】物体B处于平衡状态,所以弹簧测力计所受拉力大小等于B的重力,即为3 N。由胡克定律F=kx可知弹簧的伸长量x== m=0.3 m。故选B。

二、非选择题(本题共2小题，每小题12分,共24分)

20. 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧连接起来进行探究,如图所示。

(1)某次测量结果如图所示,指针示数为　　　　cm。 

(2)在弹性限度内,将50 g的钩码逐个挂在弹簧Ⅱ下端,得到指针A、B的示数LA和LB如表格所示。用表格中的数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为　　　　N/m(重力加速度g=10 m/s2)。由表格中的数据　　　　(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。 

【答案】　(1)16.00(15.98~16.02均可)   (2)12.5(12.2~12.8均可)　能

【解析】(1)刻度尺读数需读到分度值的下一位,则读数为(15.98~16.02) cm均可。

(2)由表格中的1、2组数据可知,当弹力的变化量ΔF=50×10-3×10 N=0.5 N时,弹簧Ⅰ形变量的变化量为Δx1=19.71 cm-15.71 cm=4.00 cm,根据胡克定律知:

k1== N/m=12.5 N/m。

结合指针A、B示数的变化,可以得出弹簧Ⅱ形变量的变化量,结合弹力的变化量,根据胡克定律能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。

21.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图所示。所用钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,并测出相应的弹簧总长度。

(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中,请作出F-L图线。

(2)由此图线可得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该弹簧的原长为L0=　　　　cm,劲度系数k=　　　　N/m。 

(3)试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。

【答案】(1)见解析　(2)在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比　10　25　(3)见解析

【解析】(1)F-L图线如图所示

(2)由F-L图线可知,在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比。

弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长度,由图象可知,L0=10×10-2 m=10 cm。

劲度系数为图线的斜率k=25 N/m。

(3)记录数据的表格如下表