课时3.1 （考点分层）重力 弹力-2021-2022物理必修第一册知识点分层解读与综合训练（人教版（2019））

2021-2022物理必修第一册知识点分层解读与综合训练第三章 第1节 重力 弹力 题型01 判断弹力是否存在及弹力的方向 1．如图所示，已知小球静止，甲中的细线竖直，乙中的细线倾斜，试判断图中小球所受弹力的方向。 【答案】甲图中小球受细线沿线向上的拉力；乙图中小球受细线沿线斜向上的拉力和垂直斜面的弹力 【解析】小球静止，则小球除受重力外，还受其他力的作用，甲、乙两图中均可采用“假设法”分析：在两图中，若去掉细线，则小球将下滑，故两细线中均有沿线方向的拉力；在甲图中若去掉斜面体，小球仍能在原位置保持静止状态，故甲图中小球受细线沿线向上的拉力；在乙图中若去掉斜面体，则小球不会在原位置静止，故乙图中小球受细线沿线斜向上的拉力和垂直斜面的弹力。甲，乙小球所受弹力如图所示 2．画出图中处于静止状态的物体A受到的重力和弹力．（图中墙壁竖直，所有接触面均光滑） 【答案】 【解析】各物体所受弹力如图所示： 3．在如图所示装置中分析、杆对A点的弹力的方向，不计、的重力。 【答案】 【解析】用绳替换，原装置状态不变，说明对A施加的是拉力；用绳替换，原状态不能维持，说明对A施加的是支持力。 4．画出下列各图中静止的A物体受到的弹力的示意图。 【答案】 【解析】接触面是平面的物体所受的弹力垂直于平面指向受力物体，接触面是曲面的物体所受的弹力垂直于切面指向受力物体，绳上的弹力沿绳指向绳收缩的方向，弹簧的弹力沿弹簧指向形变恢复的方向。各图中A物体所受弹力的示意图分别如答案图所示。 题型02 胡克定律及应用 1．将的物体静止悬挂在轻质弹簧上，弹簧伸长了2.0cm，弹簧的弹力是多大？弹簧的劲度系数是多少？（如图甲）将弹簧从挂钩处摘下，在点施加一个竖直向上的的拉力（图乙），物体仍然静止，那么弹簧的伸长量是多少？ 【答案】50N；；2.0cm 【解析】物体静止时受重力、弹力，二力平衡，所以 又 联立解得： 物体受重力、弹力二力平衡，点受弹力、向上的拉力，二力平衡，所以可得此时弹簧弹力 故弹簧伸长量仍然是。 2．如图所示，A、B两个物块用轻弹簧相连接，它们的质量分别为mA=2kg和mB=3kg，弹簧的劲度系数为k=400N/m，物块B置于水平地面上，物块A靠弹簧托住，系统处于静止状态。现用一恒力F=60N竖直向上拉物块A使之向上运动，重力加速度g取10m/s2，试求： (1)物块B刚要离开地面时，物块A的加速度a的大小； (2)从开始拉A到物块B刚要离开地面时，物块A的位移s。 【答案】(1)5m/s2；(2)0.125m 【解析】(1)B刚要离开地面时，弹簧弹力为 F1=mBg 据牛顿第二定律，有 F－F1－mAg＝mAa 解得 a=5m/s2 (2)开始，未用力F拉动时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，由胡克定律有 得 x1＝＝0.05m 由题意当物块B刚要离开地面时 x2＝＝0.075m 物块A的总位移 s＝x1＋x2＝0.125m 3．有一组合弹簧，一根大弹簧内套一根小弹簧，小弹簧比大弹簧长0.2m，它们的一端平齐并固定在地面上，另一端处于自由状态，如图甲所示。当压缩此组合弹簧时，测得力与压缩距离之间的关系图像如图乙所示，求两根弹簧的劲度系数和。 【答案】 【解析】由图像知，当时，，在压缩距离为范围内只有小弹簧被压缩，由胡克定律得，所以 压缩距离从0.2m至0.3m过程中，两弹簧均被压缩。时，，小弹簧的压缩量，大弹簧的压缩量。由胡克定律得 可得 。 4．如图所示，一劲度系数为的弹簧竖直地放在桌面上，上面压一质量为m的物体，另一劲度系数为的弹簧竖直地放在物体上面，其下端与物体的上表面连接在一起，两个弹簧的质量都不计．要想使物体在静止时下面弹簧承受的压力减小为原来的，应将上面弹簧的上端A竖直提高一段距离d，则d应为多大？ 【答案】 【解析】物体处于平衡状态，在竖直方向上所受的合外力为零．当上面的弹簧没有作用力时，下面弹簧对物体的支持力等于物体的重力，所以下面弹的压缩量为 当上面弹簧提起时，下面弹簧的弹力减小为物体重力的，设此时弹簧的压缩量为，则 ， 得 下面弹簧两次压缩量之差为 这说明物体要上升． 当提起A端时，上面弹簧的伸长量为，产生的弹力大小为 ， 所以 A端上移的距离等于下面弹簧减少的压缩量与上面弹簧伸长量之和．所以 ． 题型03 弹簧的串联和并联 1．轻质弹簧A、B，劲度系数分别为、，现将两弹簧串联后当作一个弹簧使用，如图所示，则其劲度系数是多少？ 【答案】 【解析】如果在弹簧末端挂一重力的物体，静止后弹簧、所受的拉力均为，设两弹簧的伸长量为别为、，则有： 解得： 则串联弹簧的伸长量为： 把串联的、弹簧当作一个弹簧时，设劲度系数为，则有： 2．劲度系数为k1=100N/m轻质弹