高中物理第三章 相互作用——力1 重力与弹力课后练习题

这是一份高中物理第三章 相互作用——力1 重力与弹力课后练习题，共14页。试卷主要包含了关于胡克定律,下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
基础过关练
题组一 重力 重心
1.关于重力的大小及重心的位置,以下说法中正确的是( )
A.重力是物体本身具有的力,大小与物体的质量成正比
B.静止在水平面上的物体对水平面的压力一定小于其所受的重力
C.重力只作用在物体的重心上,重心的位置总在物体的几何中心
D.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,重力的施力物体是地球
2.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中,重心最接近甚至低于横杆的是( )
3.歼-20战机是我国最新研制出的第五代隐身重型歼击机。它以隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。关于歼-20战机的受力,下列说法正确的是( )
A.战机受到的重力指向地心
B.战机受重力的同时,也对地球产生引力
C.战机向前运动的推力无施力物体
D.战机匀速飞行,它不受重力作用
4.如图所示,“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶,是我国古代雕塑艺术的稀世之宝。飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为( )
A.马跑得快
B.马蹄大
C.马的重心在飞燕上
D.马的重心位置和飞燕(视为质点)在一条竖直线上
题组二 物体的形变和弹力
5.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。如图为三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所受的重力
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,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变
D.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
6.(多选)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是( )
A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了形变
B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力
C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变
D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变
题组三 弹力的有无及其方向的判断
7.如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
8.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( )
9.请在图中画出杆或球所受弹力的方向。
题组四 胡克定律
10.(多选)关于胡克定律,下列说法正确的是( )
A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x成正比
B.由k=Fx可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧形变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身决定的,与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
11.(多选)一根轻弹簧一端固定,用大小为F1的力压轻弹簧的另一端,平衡时长度为l1;若改用大小为F2的力拉轻弹簧,则平衡时长度为l2。轻弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,则下列说法正确的是( )
A.轻弹簧的劲度系数为F2-F1l2-l1
B.轻弹簧的劲度系数为F2+F1l2-l1
C.轻弹簧的原长为F1l2+F2l1F1+F2
D.轻弹簧的原长为F1l2-F2l1F1-F2
12.如图所示为一轻质弹簧的弹力F大小和长度L的关系图像,试由图线求:
(1)弹簧的原长;
(2)弹簧的劲度系数;
(3)弹簧伸长0.10 m时,弹力的大小。(形变在弹性限度内)
题组五 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
13.某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。步骤如下:
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在 方向(填“水平”或“竖直”)。
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧 时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1、L2、…、L6,数据如表。
表中有一个数据记录不规范,代表符号为 。由表可知所用刻度尺的分度值为 。
(3)如图所示是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与 的差值(填“L0”或“Lx”)。
(4)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m;通过图和表知砝码盘的质量为 g。(结果保留两位有效数字,g取9.8 N/kg)
能力提升练
题组一 重力 重心
1.(2020广西玉林高一期中,)关于重力的说法,正确的是( )

A.重力就是地球对物体的吸引力
B.只有静止的物体才受到重力作用
C.同一物体在地球上无论向上或向下运动,都受到重力
D.物体只有在向下运动时才受到重力作用
2.(2019重庆一中高一上期中,)(多选)如果地面上物体所受重力都消失了,可能出现的现象是( )
A.江河的水不会向下流动
B.纸片和石块皆可悬浮在空中
C.天不会下雨
D.所有物体的质量都消失
3.(2019河南郑州一中高一上期中,)(多选)如图所示,两辆车以相同的速度做匀速运动;根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关
D.物体只有重心受重力作用,其他部分不受重力作用
题组二 弹力的有无及方向的判断
4.(2019浙江温州十五校联合体高一上期中,)关于下列四幅图中的弹力说法正确的是( )
A.甲图中,由于书的形变,对桌面产生向下的弹力F1
B.乙图中,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧的长度x成正比
C.丙图中,碗对筷子的弹力沿筷子斜向上,如图中箭头所示
D.丁图中,绳的拉力沿着绳而指向绳拉伸的方向
5.(2019广东佛山高一上期末,)建筑工地上有三根木头堆放在水平地面上,现工人将另一根木头P搁在上面,便于将木头P锯断,关于木头P在支撑点M、N处受到的弹力的方向,下面哪个图是正确的( )
6.(2019山东临朐一中高一上期中,)如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个重为2 N的小球,小球处于静止状态,则弹性杆对小球的弹力( )
A.大小为2 N,方向平行于斜面向上
B.大小为1 N,方向平行于斜面向上
C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上
D.大小为2 N,方向竖直向上
题组三 弹簧的弹力与形变量
7.(2020天津一中高一上期末,)(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量关系”的实验中,下列说法中错误的是( )
A.测量弹簧原长时应将弹簧平放于水平桌面
B.弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近
C.在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以保证弹簧处于弹性限度内
D.若误将弹簧总长作为横坐标,弹力作为纵坐标,得到F-l图像,则根据该图像无法得出弹簧的劲度系数
8.(2020山东济南历城二中高一上期末,)如图所示,一根弹簧,其自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度0,在弹性限度内,当挂上80 N重物时指针正对刻度40,若要指针正对刻度20应挂重物的重力为( )
A.40 NB.30 N
C.20 ND.因k值不知无法计算
9.(2020北京平谷高一月考,)某同学利用如图甲所示的装置探究弹簧的弹力F与弹簧伸长量x的关系。在实验过程中,弹簧的形变始终在弹性限度内,弹簧自身质量可忽略不计。根据实验数据,他作出了F-x图像,如图乙所示,据此可知(深度解析)
A.弹簧的劲度系数k=100 N/m
B.弹簧的弹力F跟弹簧的长度成正比
C.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比
D.弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成反比
10.(2019河北石家庄一中高一上期中,)(多选)如图甲所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图乙所示,则下列判断正确的是( )
甲
乙
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200 N/m
D.该弹簧受到压力时,劲度系数不变
11.(2019山东济南一中高一上期中,)(多选)如图所示,探究的是某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系,下列说法中正确的是( )
A.弹簧的劲度系数是2 N/m
B.弹簧的劲度系数是2×103 N/m
C.当弹簧受F2=800 N的拉力作用时,弹簧伸长量x2=40 cm
D.当弹簧伸长量x1=20 cm时,拉力F1=200 N
12.(2020河南郑州106中学高一上月考,)以下是一位同学做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。
(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来: 。
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F.解释函数表达式中常数的物理意义
(2)如表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据:
①写出弹力F关于弹簧伸长量x的函数表达式(x用cm作单位): 。
②函数表达式中常数的物理意义: 。
13.(2018河南实验中学一模,)用金属丝制成的线材(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它伸长的长度与拉力成正比,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5 m,横截面积为0.4 cm2,设计要求它受到拉力后伸长的长度不超过原长的11 000,问最大拉力可为多大?由于这一拉力很大,杆又较长,直接测量有困难,但可以选用同种材料制成的样品进行测试,通过测试取得数据如下:
(1)测试结果表明线材受拉力作用后其伸长量与材料的长度成 比,与材料的横截面积成 比。
(2)上述金属杆能承受的最大拉力为 N。
答案全解全析
基础过关练
1.D 重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力,并不是物体本身具有的力,重力的施力物体是地球,物体重力的计算式是G=mg,其中g的值与物体所处的地理位置有关,同一位置,g值相同,物体的重力与物体的质量成正比,不同地点,不同高度,g值一般不同,因此,不能说物体的重力大小与物体的质量成正比,选项A错误,D正确;不受其他外力而静止在水平面上的物体,对水平面的压力大小等于物体的重力,选项B错误;重心是物体所受重力的等效作用点,重心的位置与物体的形状和质量分布有关,只有形状规则、质量均匀分布时,重心的位置才在物体的几何中心,故选项C错误。
2.D 四种过杆姿势中,前三种过杆时重心均在横杆之上,而背越式过杆时,头、躯干、腿依次过杆,身体的大部分与杆接近,甚至低于杆。选项D正确。
3.B 重力的方向竖直向下,不一定指向地心,选项A错误。由于地球对战机的引力而产生重力,同时战机对地球也产生引力,选项B正确。任何力都有施力物体,故战机向前运动的推力有施力物体,选项C错误。战机匀速飞行时仍受重力作用,选项D错误。
4.D 马的重心不在飞燕上,由二力平衡可知,只有马的重心位置和飞燕(视为质点)在一条竖直线上,才能保持平衡,故A、B、C错误,D正确。
5.D 静止在草地上的足球受到的弹力,与重力相平衡,但不是它的重力,故A错误;静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触,但由于没有弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,B错误;足球撞到网上,球网被撑开,由于球网发生形变,足球受到了弹力,故C错误,D正确。
6.AC 汽车与桥面相互挤压都发生了形变,B错;由于桥面发生了弹性形变,所以对汽车有向上的弹力,C对,D错;由于汽车发生了形变,所以对桥面产生向下的弹力,A对。
7.C 用假设法可知如果没有挡板,则球的运动状态将会改变,所以挡板对球有向右的弹力;如果没有斜面,则球的运动状态将会改变,所以斜面对球有垂直斜面向上的弹力,所以C正确。
8.C 弹力方向垂直于接触面,故C项正确。
9.答案 见解析图
解析 甲图中杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用,故A、B两处对杆都有弹力,弹力方向与接触的平面垂直。如图甲所示。
乙图中杆对C、D两处都有挤压作用,因C处为曲面,D处为支撑点,所以C处弹力垂直于圆弧切面指向球心,D处弹力垂直于杆斜向上。如图乙所示。
丙图中球挤压墙壁且拉紧细线,所以墙对球的弹力与墙面垂直,细线对球的弹力沿细线向上。如图丙所示。
丁图中即使重心不在球心处时,弹力作用线也必通过球心,如图丁所示。应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心。
10.ACD 在弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)成正比,故A项正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及弹簧形变量x无关,故C项正确,B项错误;由胡克定律得k=Fx,可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时弹力的改变值与k值相等,故D项正确。
11.BC 设轻弹簧的原长为l0,劲度系数为k,根据胡克定律得F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立两式得k=F2+F1l2-l1,l0=F1l2+F2l1F1+F2,选项B、C正确,A、D错误。
12.答案 (1)10 cm (2)200 N/m (3)20 N
解析 (1)由题图知,当弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度L=10 cm,这就是弹簧的原长。
(2)由题图知,当弹簧的长度L1=15 cm,即伸长量x1=L1-L=5 cm 时,弹簧的弹力F1=10 N。
由胡克定律得F1=kx1,则k=10N0.05m=200 N/m。
(3)当弹簧伸长0.10 m时,F=kx2=200 N/m×0.10 m=20 N。
13.答案 (1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx (4)4.9 10
解析 (1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。
(2)弹簧静止时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同,所以数据L3不规范,标准数据应读至厘米位的后两位,最后一位应为估计值,精确至mm位,所以刻度尺的分度值为1 mm。
(3)由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以x=L-Lx。
(4)由胡克定律F=kx知,mg=k(L-Lx),所以图线的斜率即kg=ΔmΔx,则弹簧的劲度系数
k=ΔmgΔx=(60-10)×10-3 kg×9.8N/kg(12-2)×10-2 m=4.9 N/m。
砝码盘质量
m=k(Lx-L0)g=4.9N/m×(27.35-25.35)×10-2 m9.8N/kg=0.01 kg=10 g。
能力提升练
1.C 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力是引力的一个分力,不能说重力就是地球对物体的吸引力,故A错误;静止的物体和运动的物体都受到重力作用,故B错误;物体受到的重力与物体的运动方向无关,同一物体在地球上无论向什么方向运动,都受到重力,故C正确,D错误。
2.ABC 江河中水的流动、纸片和石块下落、雨滴下落都是重力引起的,而物体的质量与物体所受重力无关,它表示物体所含物质的多少,故A、B、C均正确,D错误。
3.AC 重力作用在物体的各部分,重心是物体所受重力的等效作用点,A正确,D错误;重力的方向总是竖直向下的,B错误;物体的形状和质量分布影响物体重心的位置,C正确。
4.A F1为桌面受到的压力,是由于书的形变,对桌面产生的向下的弹力,故A正确;由胡克定律可知,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧的形变量成正比,故B错误;碗对筷子的弹力应垂直该处碗的切面斜向上,即沿接触点与碗心的连线向上,故C错误;绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,故D错误。
5.C M处受到的支持力与地面垂直,向上,即竖直向上;N处受到的支持力与木头P垂直,向上,不是竖直向上,则C正确,A、B、D错误。
6.D 小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态,由二力平衡知识可知,杆对小球的弹力与小球重力等大、反向,故D正确。
7.AD 为消除弹簧自重的影响,应将弹簧竖直悬挂后测弹簧的原长,故A错误;弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上,刻度尺应竖直固定在弹簧附近,故B正确;在弹簧下端挂钩码时,不能挂太多钩码,以保证弹簧处于弹性限度内,故C正确;将弹簧总长作为横坐标,弹簧弹力作为纵坐标,图线的斜率等于弹簧的劲度系数,故D错误。
8.A 弹簧的自由端B未悬挂重物时,指针正对刻度0,当挂上80 N重物时,指针正对刻度40,则弹力F1=80 N,弹簧伸长为x1=40。指针正对刻度20时,弹簧伸长为x2=20。根据胡克定律F=kx得F1∶F2=x1∶x2,解得F2=40 N,即所挂重物的重力为40 N,故选A。
9.C 依据作出的图像过原点,可知弹簧的弹力F跟弹簧伸长量x成正比;图像的斜率表示劲度系数的大小,由此可得k=ΔFΔx=(3.0-0)N(0.06-0)m=50 N/m,故C正确,A、B、D错误。
方法总结
弹力大小的计算方法
10.BCD 由乙图可知F=kx,即弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,与弹簧长度不成正比,A错误,B正确;k=Fx=20N0.1m=200 N/m,故C正确;弹簧的劲度系数是弹簧的固有属性,不随弹力的变化而改变,故D正确。
11.BC 由题中右图可知图线的斜率表示弹簧的劲度系数,k=800N0.4m=2 000 N/m,所以当弹簧受F2=800 N的拉力作用时,弹簧伸长量x2=40 cm,B、C正确,A错误;当弹簧伸长量x1=20 cm时,根据F=kx可得拉力F1=400 N,D错误。
12.答案 (1)CBDAEF (2)①F=1023x ②弹簧的劲度系数
解析 (1)按实验操作的先后顺序,步骤为CBDAEF。
(2)①k=ΔFΔx=1023 N/cm,得F=1023x。
②常数表示弹簧的劲度系数。
13.答案 (1)正 反 (2)5×103
解析 (1)由题表可知:
①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;
②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;
③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。
由①②的结论可知,线材受拉力作用后其伸长量与材料的长度成正比,与横截面积成反比。
(2)由①②③三个结论,可知x与L、S、F之间存在一定的比例关系,设比例系数为k,则有x=kFLS。代入题表数据解得:
k=xSFL=0.04×10-2 m×0.05×10-4 m2250N×1m=225×10-10 m2/N
由题意知:待测金属杆承受最大拉力时,其伸长量为原来的11 000,即5×10-3 m,此时S=0.4 cm2=4×10-5 m2,L=5 m,代入上面的公式x=kFLS
解得F=5×103 N
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数据/cm
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
弹簧的弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧的原长L0/cm
15
15
15
15
15
弹簧的长度L/cm
16.2
17.3
18.5
19.6
20.8
弹簧的伸长量x/cm
长度
拉力伸长量横截面积
250 N
500 N
750 N
1 000 N
1 m
0.05 cm2
0.04 cm
0.08 cm
0.12 cm
0.16 cm
2 m
0.05 cm2
0.08 cm
0.16 cm
0.24 cm
0.32 cm
1 m
0.10 cm2
0.02 cm
0.04 cm
0.06 cm
0.08 cm
公式法
利用公式F=kx计算,适用于弹性体弹力的计算
平衡法
如果悬挂在竖直细绳上的物体处于静止状态,求解细绳的拉力时,可用二力平衡知识得到拉力的大小等于物体重力的大小