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限时练习:40min 完成时间:____月____日 天气:
作业05 力 弹力
一、力与力的测量
①力是物体对物体的作用。发生作用的两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体
②国际单位制中力的单位是牛顿,简称牛,用N表示
③测量力的大小的工具是弹簧测力计,其原理是:在一定范围内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比
二、弹力
①物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状,叫弹性形变。物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫作弹力。
②弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点,方向是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反,弹力与弹性形变同时产生、同时消失
三、几类弹力的特点
①绳的弹力:
大小:两端弹力大小相等。方向:沿绳且指向绳收缩的方向
②弹簧弹力:
大小:两端弹力大小相等。方向:沿弹簧且与弹簧形变的方向相反。
③接触面之间的弹力:
大小:两个弹力大小相等。方向:与接触面垂直。
1.如图甲所示,用水平拉力F1=20N拉弹簧,使弹簧伸长了2cm。现在两端同时用两个力F2和F3沿水平方向拉弹簧,如图乙所示,要使此弹簧同样伸长2cm(仍在弹性限度内),则每个力的大小分别为( )
A.F2=F3=10N B.F2=F3=20N C.F2=0N,F3=20N D.F2=20N,F3=0N
【答案】B
【解析】已知在甲图中,弹簧左端固定在墙上,用大小为20N的水平拉力拉甲的右端,弹簧伸长了2cm;在乙图中,弹簧左右两端均施加水平拉力,弹簧仍伸长2cm。说明两种方法造成了同样的作用效果,所以加在弹簧左右两端的力也是20N,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.同学们总结的关于弹簧测力计的说法中,不正确的是( )
A.弹簧测力计的原理是:在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长越长
B.使用前必须在水平方向上调零
C.所测的力不能超过弹簧测力计的量程
D.使用过程中,若弹簧、指针与外壳有摩擦,会影响测量结果
【答案】B
【解析】A.弹簧测力计的原理是:在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长越长,故A正确,不符合题意;
B.使用前必须调零,但不一定在水平方向上,故B错误,符合题意;
C.所测的力不能超过弹簧测力计的量程,故C正确,不符合题意;
D.使用过程中,若弹簧、指针与外壳有摩擦,会影响测量结果,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.2023年杭州亚运会,中国运动员包揽蹦床比赛全部金牌。如图是运动员从最高点A下落至最低点C的简化图,下列说法正确的是( )
A.运动员在A点时受到弹力最大
B.运动员在B点时受到弹力最大
C.从B到C运动员受到的弹力逐渐变大
D.从B到C运动员受到的弹力保持不变
【答案】C
【解析】A.运动员在A点时不与蹦床接触,不受弹力,故A错误;
BCD.蹦床的弹性形变越大,弹力越大,所以,从B到C运动员受到的弹力逐渐变大,运动员在C点时受到弹力最大,故C正确,BD错误。
故选C。
4.要改变力的作用效果,下列方法可行的是( )
A.必须同时改变力的三要素
B.至少要改变力的大小和作用点
C.至少要改变力的大小和方向
D.至少要改变力的三要素中的一个要素
【答案】D
【解析】力的大小、方向和作用点是力的三要素,力的三要素都能够影响力的作用效果,只要有一个要素改变,力的作用效果就会改变,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.如图所示,放在桌面上的笔记本,桌面和笔记本均发生了弹性形变,关于它们弹力的情况,以下说法正确的是( )
A.桌面产生的弹力是由于笔记本形变造成的
B.笔记本对桌面的压力是由于桌面形变造成的
C.笔记本产生的弹力就是笔记本对桌面的压力
D.笔记本受到的支持力是由于笔记本形变产生的
【答案】C
【解析】提示:桌面产生的弹力是由于桌面的形变造成的,A错误。笔记本对桌面的压力是由于笔记本的形变造成的,B错误。笔记本的形变产生了弹力,笔记本对桌面的压力是笔记本的形变产生的,这两个力是同一个力,C正确。笔记本受到的支持力是由于桌面的形变产生的,D错误。
易错警示:弹力是由施力物体发生弹性形变产生的,使其发生弹性形变的物体为受力物体,如笔记本对桌面的压力,压力是由施力物体笔记本发生弹性形变产生的。
6.下列关于力的说法中,正确的是( )
①力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的
②力可以离开物体而独立存在
③受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体
④马拉车前进,马对车有拉力,但车对马没有拉力
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】A
【解析】①力是物体对物体的作用,发生力的作用时,至少要有两个物体;故力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的;故①正确;
②力是物体对物体的作用,发生力的作用时,至少要有两个物体;故力不可以离开物体而独,立存在;故②错误;
③物体间力的作用是相互的,物体受到力的同时,也对另一个物体施加了力。受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体。故③正确;
④物体间力的作用是相互的,物体受到力的同时,也对另一个物体施加了力。马拉车前进,马对车有拉力,同时车对马也有拉力。故④错误。
故选A。
7.有一个弹簧测力计,秤钩上不受力时,指针不是指在零刻度位置,而是指在0.2N的位置上,此时用手拉弹簧测力计的挂钩,使弹簧测力计的示数为3.8N,则手拉弹簧测力计的力是( )
A.4N B.3.6N C.3.8N D.无法确定
【答案】B
【解析】测力计的挂钩上不受力时,指针指在0.2N的位置,说明测量力的大小为0N时,读数为0.2N,即读数比实际的力大0.2N,由弹簧的伸长量与拉力成正比可得,当测力计示数为3.8N时,手拉挂钩的力为3.6N,故ACD错误,B正确。
故选B。
8.如图所示,在台球比赛中,由于目标球被障碍球阻挡。有时运动员会用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转,打出漂亮的“弧线球”,从而绕过障碍击中目标,则使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是( )
A.球杆 B.桌面 C.白球 D.地球
【答案】B
【解析】提示:运动员用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转,绕过障碍击中目标,白球在水平桌面上运动时,它们之间存在摩擦力,使白球改变运动状态做曲线运动,所以使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是桌面。
9.关于“弹力与弹簧测力计”,下列说法不正确的是( )
A.弹力是由物体发生弹性形变而产生的力 B.只要物体发生形变就一定会产生弹力
C.如图所示弹簧测力计的示数为3.4N D.弹簧测力计所测的力不能超过它的量程
【答案】B
【解析】A.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力,故A正确,不符合题意;
B.只有物体发生弹性形变才能产生弹力,故B错误,符合题意;
C.如图所示弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为3.4N,故C正确,不符合题意;
D.测量力时,为防止弹簧测力计损坏,弹簧测力计所测的力不能超过它的量程,故D正确,不符合题意。
故选B。
10.某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验。他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度,把作为弹簧的伸长,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的实验图像可能是哪一个图?( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【解析】弹簧平放时长度为原长,伸长量为0,竖直悬挂且未挂钩码时,拉力为0,弹簧产生的弹力也为0,由于自身重力的影响,有一定的伸长量;当挂钩码后,在弹性限度内,弹簧产生的弹力与弹簧的伸长量成正比,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11.如图所示,一个铁块放在一块薄木板上,关于铁块和木板受力情况的叙述正确的是( )
A.铁块受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
B.木板受到向下的弹力是因为木板发生了弹性形变
C.铁块受到向上的弹力是因为木板发生了弹性形变
D.木板受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
【答案】C
【解析】物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。
AC.铁块受到向上的弹力即木板对铁块的支持 力,是因为木板发生了弹性形变产生的,故A错误,C正确;
BD.木板受到向下的弹力即铁块对木板的压力, 是因为铁块发生了弹性形变产生的,故BD错误。
故选C。
12.如图所示,各接触面都是光滑的,则A、B间无弹力作用的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.A受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力的作用,支持力的施力物体是B,属于弹力,故A不符合题意;
B. 从受力分析看出,A、B之间有弹力,故B不符合题意;
C.接触面都是光滑的,如果A、B之间有弹力,由牛顿第一定律知,A、B不可能静止,故C符合题意;
D. 从受力分析看出,A、B之间有弹力,故D不符合题意。
故选C。
13.图为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小关系的图像,由图像可知:弹簧的原长为_____cm;弹簧的伸长量为0.04m时,弹力的大小为_____N。
【答案】 10 8
【解析】[1]弹簧的弹力大小和弹簧形变量有关,当为原长时,没有发生形变时,弹力为0N,图中可以看到弹簧长度是10cm。
[2]弹簧受到的弹力和伸长量成正比,由图可知,弹簧伸长5cm,弹力变化为10N,故弹簧每伸长1cm,弹力变化为2N,弹簧的伸长量为0.04m=4cm时,受到的弹力为
2N/cm×4cm=8N
14.某同学在探究弹簧的特点时,得出了弹簧受到的拉力与弹簧的长度的关系如图,请回答下列问题:
(1)这根弹簧的原长是________cm;
(2)弹簧在受到6N的拉力时,弹簧比原来伸长了________cm。
(3)分析图像及有关数据,你可得出的结论是:在________内,弹簧的伸长跟受到的拉力成________;
(4)用此弹簧制作的弹簧测力计的测量范围是________N。
【答案】(1)2
(2)6
(3) 弹性限度 正比
(4)0~6
【解析】(1)如图所示,当拉力为0时,弹簧的长度为2cm,故这根弹簧的原长是2cm。
(2)弹簧在受到6N的拉力时,弹簧的总长为8cm,故弹簧比原来伸长的长度为
(3)[1][2]分析图像及有关数据,当拉力不超过6N时,弹簧受到的拉力与弹簧的长度关系为一条直线,则弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量成正比,故结论是:在弹性限度内,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比。
(4)当拉力不超过6N时,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量成正比,故用此弹簧制作的弹簧测力计的测量范围是0~6N。
15.轻质弹簧一端固定在墙上,另一端固定在一物块上,如图甲所示的水平面上,此时弹簧处于正常状态,弹簧与物块之间没有弹力;用力F把物块向左推至A点,弹簧被压缩,如图乙所示;撤去推力F,物块向右运动。当物块运动到图丙中B点的位置时,速度为v,弹簧被拉伸。从A到B的过程中,物块受到弹簧弹力大小______(选填“一直变小”、“一直变大”、“先变大再变小”、“先变小再变大”)。
【答案】先变小再变大
【解析】撤去推力F,物块向右运动,弹簧的形变量变小,弹力变小,当运动到甲图位置,弹簧恢复原状,弹簧没有弹力;物块靠弹力滑过位置甲;当物块运动到图丙中B点的位置时,弹簧被拉伸,弹簧的形变量变大,弹力变大,从A到B的过程中,物块受到弹簧弹力先变小再变大。
16.请结合弹簧测力计的知识,回答下列问题:
(1)如图所示,弹簧测力计的读数为( )
A.2.4N B.2.8N C.3.1N D.3.2N
(2)如图所示,为小军自制的弹簧测力计的侧面图,挂钩下没挂重物时指针静止时指在A点,该位置应定为____________N。
(3)使用弹簧测力计,下列说法错误的有( )
A.测量前应让测力计的弹簧自由下垂,看指针是否对准零刻线
B.弹簧测力计必须竖直放置,不能倾斜
C.应避免弹簧测力计指针、挂钩与外壳摩擦
D.所测力的大小不能超出弹簧测力计的测量范围
E.拉弹簧的力只能沿着竖直向下的方向
F.拉弹簧的力应沿着弹簧的轴线方向
G.在月球上,不能用弹簧测力计测出力的大小
【答案】 B 0 BEG
【详解】(1)如图所示,该弹簧测力计的分度值为0.2N,指针所指示数为2.8N,故选B。
(2)小军自制的弹簧测力计时,挂钩下没挂重物,指针静止时指在A点,说明在A点时所挂重物的质量为0,该点的示数应为0N。
(3)A.弹簧测力计使用前应进行调零,故A正确,不符合题意;
BCEF.使用弹簧测力计时,应根据使用的具体情况,根据使用时的方向进行调零,并沿着弹簧的轴线方向拉动弹簧测力计,拉动时应避免弹簧测力计指针、挂钩与外壳摩擦,故CF正确,不符合题意;BE错误,符合题意;
D.弹簧测力计使用前应先确定其量程和分度值,所测力的大小不能超出弹簧测力计的量程,故D正确,不符合题意;
G.弹簧测力计的工作原理是弹簧形变程度与弹力大小成正比,该原理在月球上仍然适用,故G错误,符合题意。
故选BEG。
17.如图所示是中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。人们射箭时,弓弦发生了________(选填“弹性”或“塑性”)形变,产生了弹力;在一定限度内,弓弦拉得越满,弹力越________(选填“大”或“小”);该图中“弓弦”对“箭”的弹力方向是________ (选填“水平”或“竖直”)的。
.
【答案】 弹性 大 水平
【解析】[1]人们射箭时,弓弦具有弹性,因此发生了弹性形变而产生弹力。
[2]弹性势能的影响因素是材料和形变程度。所以在一定限度内,弓拉得越满,形变越大,弹力越大。
[3]弹力的方向与弹性形变方向相反,由图可知,弹力的方向是水平向左的,即“弓弦”对“箭”的弹力方向是水平的。
18.在探究“力的作用效果与哪些因素有关”,小华把一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂上钩码,如图所示。
(1)实验通过钢片受力发生______来探究力的作用效果的;
(2)通过比较甲、丙两图,可以发现:力的作用效果与力的_______有关;
(3)若要研究力的作用效果与力的作用点的关系,应选择________两图;
(4)本实验的器材能否探究力的作用效果与力的方向的关系?答:_______。
【答案】(1)形变
(2)大小
(3)甲乙
(4)不能
【解析】(1)由于力可以改变物体的形状,钢片受力会发生形变,所以运用转换法,通过钢片形变程度来探究力的作用效果。
(2)通过比较甲和丙两图可知,力的方向和作用点相同,力的大小不同,钢片形变程度不同,说明力的作用效果与力的大小有关。
(3)要研究力的作用效果与力的作用点的关系,根据控制变量法可知,应控制力的大小和方向相同,力的作用点不同,由图可知,甲、乙两图满足实验要求。
(4)根据控制变量法,要探究力的作用效果与力的方向的关系,应控制力的大小和作用点相同,力的方向不同,而图中三个力的方向相同,因此不能用本实验的器材探究力的作用效果与力的方向的关系。
19.某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(如图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的长度L,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)橡皮筋B的量程为___________N,分别用这两根橡皮筋制成的弹簧测力计,用橡皮筋___________制成的测力计测量的精确程度高(选填“A”或“B”);
(2)其实英国物理学家胡克于1678年就提出(胡克定律):弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F与弹簧的伸长量(或压缩量)Δx成正比,其大小表示为:F=kΔx,其中k为劲度系数,其大小等于弹力F与弹簧的伸长量(或压缩量)Δx的比值。则根据上述信息:在弹性限度以内,若将本实验中两根细橡皮筋并列起来后使用,其劲度系数k为___________N/m。
【答案】 0~15 A 150
【解析】(1)[1]由图乙可知,B橡皮筋在受到的拉力不超过15N时,橡皮筋伸长量与橡皮筋受到拉力大小变化关系为一直线,说明橡皮筋的伸长与受到拉力成正比,但超过15N后,不再成正比变化,说明超过了弹簧的弹性限度,所以B的量程是0~15N。
[2]由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用B制成的测力计伸长5cm,所以根据受同样的力伸长量大的,测量精度越高,故用橡皮筋A制成的测力计测量的精确程度高。
(2)[3]由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而当F=10N时,橡皮筋B制成的测力计伸长10cm,即当拉力F为15N时,橡皮筋AB并联伸长长度为10cm,即Δx=0.1m,将数据代入F=kΔx,得k=150N/m。
20.在弹性限度内弹簧受到的拉力F和弹簧的伸长量∆L(∆L=L-L0,其中L0是指弹簧不受力时的长度,L是指弹簧受到拉力F时的长度)成正比,即F=k∆L(其中k叫做劲度系数,对同一个弹簧来说是一个固定不变的值),小明根据这个原理自制了一个弹簧测力计。首先,把一根轻质弹簧A端固定,让其自由端B在未悬挂重物时,用刻度尺测出原长为5cm,然后再挂上100N的重物,用刻度尺测出此时长度为25cm。(均在弹簧的弹性限度内)
(1)此弹簧测力计的劲度系数是多少?
(2)当弹簧所受拉力为F时,弹簧长度是16cm,求该弹簧所受的拉力F。
【答案】(1)500N/m;(2)55N
【解析】解:(1)伸长量为
故劲度系数为
(2)当伸长量为
所受拉力为
答:(1)此弹簧的劲度系数为500N/m;
(2)当弹簧长度是16cm,拉力F的大小为55N。
1.小明同学在用已校零的弹簧测力计测量一物体的重时,误将弹簧测力计倒置,物体挂在了拉环上,如图所示。当物体静止时,弹簧测力计所测得的该物体的重与真实值相比( )
A.偏大 B.偏小 C.一样大小 D.无法判断
【答案】A
【解析】校零好的弹簧测力计测量时倒置,此时弹簧测力计的示数包括物体的重力及弹簧测力计的自身的重力,所以所测得的物体的重与真实值相比会偏大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.在实验时,小明将一个正常的铁质外壳测力计的挂钩挂在铁架台上,静止时有如图所示的示数。接着,他把这个测力计像图中乙那样,上下各挂一个50g的钩码,并挂到甲测力计下,则甲乙两测力计的示数分别是( )
A.1.0N和1.5N B.1.0N和0.5N C.2.0N和1.0N D.2.0N和1.5N
【答案】D
【解析】由图示知,测力计的分度值为0.2N,倒挂时,测力计的示数为1N,即测力计的自重为1N。一个钩码的重力
由图示知,甲测力计所测的是两个钩码及一个测力计的重力,其示数
乙测量一个测力计的重力及一个钩码的重力,其示数
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
3.某种弹簧拉力器是由三根相同的弹簧并联组成,如果将一根弹簧拉长5cm,要用10N的力,若将3根这样的弹簧同时拉长10cm,所需的拉力是( )
A.30N B.45N C.60N D.90N
【答案】C
【分析】根据题中“若将3根这样的弹簧同时拉长10cm,所需的拉力是”可知,本题考查弹力的概念和常见弹力,根据弹力的概念和常见弹力的规律,运用弹力与伸长量成正比,列式计算。
【解析】将一根弹簧拉长5cm,要用10N的力,若将1根这样的弹簧拉长10cm,所需的拉力
解得;
若将3根这样的弹簧同时拉长10cm,所需的拉力是
所需的拉力是60N。
故选C。
【点睛】伸长量与弹力成正比,利用这个关系可求解不同伸长量时的拉力。
4.如图所示,小明同学利用弹簧测力计制成一杆简单实用的液体密度秤,在小桶中加满待测液体就可以直接“称出”该液体的密度。已知秤钩下只挂小桶时弹簧测力计的示数为0.5N,当在小桶中加满水时,示数变为1.5N。(g取10N/kg)问:
(1)密度为“0”的刻度应标在多少N的刻度上?
(2)小桶的容积是多少?
(3)该“密度秤”的量程是多少?
【答案】(1)0.5N;(2)100cm3;(3)0~4.5×103
【解析】解:(1)由题意可知,秤钩下只挂小桶时弹簧测力计的示数为0.5N,即为零刻度,密度为“0”的刻度应标在0.5N的刻度上。
(2)小桶内装满水时,水的重力
G=F−G桶=1.5N−0.5N=1N
由G=mg得水的质量
m===0.1kg
由ρ=可得,小桶的容积
V===1×10−4m3=100cm3
(3)当弹簧测力计的示数最大时液体的密度最大,即示数F液=5N时,液体的重力为
G液=F液−G桶=5N−0.5N=4.5N
由G=mg得液体的质量
m液===0.45kg
液体的最大密度
ρ液===4.5×103
则该“密度秤”的量程为0~4.5×103。
答:(1)密度为“0”的刻度应标在0.5N的刻度上;
(2)小桶的容积是100cm3;
(3)该密度秤''的量程是0~4.5×103。
5.在弹性限度内,弹簧的伸长量x和受到的拉力F成正比,在物理学中用劲度系数k表示弹簧的弹性性能,则有关系式F=kx。小明根据这个原理自制了一个弹簧测力计。首先,把一根轻质弹簧A端固定,让其自由下垂,B端正对刻度尺的零刻度线(如图所示),然后在下方挂50 N的重物,观察到B端正对着刻度10 cm。(均在弹簧的弹性限度内)
(1)此弹簧测力计的劲度系数是多少?
(2)当弹簧挂150 N的重物时,B端所对刻度尺读数应是多少?
【答案】(1)500 N/m;(2)30 cm。
【解析】(1)挂上50N的重物时,弹簧B端正对刻度尺10cm的刻度线,由F1kx1得:
k500N/m;
(2)当挂上150N的重物静止时,由F2=kx2得:
x20.3 m30cm。
答:(1)此弹簧测力计的劲度系数是500N/m;
(2)当弹簧挂150 N的重物时,B端所对刻度尺读数应是30cm。
1.如图所示,一小球从空中由静止下落到竖直轻弹簧上,弹簧所受弹力的大小与弹簧形变长度成正比。则下列描述小球从刚接触弹簧到运动到最低点的过程中,小球受到弹簧的弹力、速度随离地高度和时间的关系图像中,可能正确的是( )
A.①、④ B.①、③ C.②、④ D.②、③
【答案】D
【解析】①小球接触弹簧后,弹簧被压缩,离地高度h逐渐减小,弹簧的压缩量逐渐增大,所以弹簧的弹力增大,即弹簧的弹力F弹随离地高度h的减小而增大,而A图中F弹随离地高度h的减小而减小,故①错误;
②小球接触弹簧后,弹簧被压缩,随着时间的增加,弹簧的压缩量逐渐增大,则弹簧的弹力增大,即F弹随时间t的增加而增大;因为在下降过程中小球的速度先增大后减小,所以相同时间内弹簧的压缩量先增大后减小,则可知随时间增加,F弹先增大得快(向上的图线较陡),后增大得慢(向上的图线较平缓),故②正确;
③④以小球为研究对象,在开始的一段时间内,弹力小于重力,合力竖直向下,小球做加速运动;当弹力等于重力时,小球的速度达到最大;当弹力大于重力后,合力竖直向上,小球做减速运动;由此可知,小球的速度随时间增加时先增大后减小,且t=0时(小球接触弹簧时),其速度不为0,故④错误;③正确。
故D正确,ABC错误。
故选D。
2.如图所示,三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个相同的轻弹簧p、q用轻绳连接,每根弹簧受到的拉力为8N时,伸长量均为1cm。木块a静止于光滑水平桌面、木块c静止于地面、木块b静止于木块c的正上方,弹簧p处于原长,光滑滑轮左侧的轻绳呈水平状态,而其右侧的轻绳呈竖直状态。现用水平力F缓慢向左拉弹簧p的左端,直到木块c刚好离开水平地面,则F的大小为________N,该过程弹簧p的左端向左移动的距离是_________cm。
【答案】 20 5
【解析】[1]当c木块刚好离开水平地面时,绳子给b的拉力为
Fb=Gb+Gc=(mb+mc)g=(1kg+1kg)×10N/kg=20N
a受到水平向左的拉力和水平向右的拉力,根据平衡条件可知F的大小为
F= Fb=20N
[2]开始未用水平力拉p弹簧时,弹簧q处于压缩状态,受到的压力等于b物体的重力,弹簧q压缩的长度为
x1==1.25cm
当c木块刚好离开水平地面时,弹簧q处于伸长状态,受到的拉力为等于c物体的重力,根据胡克定律得,弹簧q伸长的长度
x2==1.25cm
此时,弹簧p处于伸长状态,受到的拉力等于b、c的总重力,则弹簧p伸长的长度为
x3==2.5cm
该过程弹簧p的左端向左移动的距离
s=x1+x2+x3=1.25cm+1.25cm+2.5cm=5cm
3.某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋测力计进行研究,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),钩码静止时记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)如图甲所示,橡皮筋A、B悬挂相同质量的钩码,A伸长量比B大,因此A对钩码的拉力________B对钩码的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。当20N的拉力作用于B后,撤下钩码,B不能恢复原来长度,说明B发生________(选填“弹性”或“塑性”)形变。
(2)根据图乙,分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,并配合相同的刻度尺标识量程和分度值,则用橡皮筋________制成的测力计量程大,用橡皮筋________制成的测力测量的分度值可以更小(均选填“A”或“B”)。
【答案】 等于 塑性 B A
【解析】(1)[1]由于物体间力的作用是相互的,A对钩码的拉力等于钩码对A的拉力,B对钩码的拉力等于钩码对B的拉力,A、B悬挂相同质量的钩码,因此A对钩码的拉力等于B对钩码的拉力。
[2]撤去外力后形变不能恢复的为塑性形变,撤下钩码,B不能恢复原来长度,说明B发生塑性形变。
(2)[3]测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长量与受到的拉力成正比的原理制成的,由图乙知,A的量程为0~10N,B的量程为0~15N,则用橡皮筋B制成的测力计量程大。
[4]由图乙可知,在测量范围内,同样受力时橡皮筋A的伸长量比橡皮筋B的大,如F=5N时,所以用橡皮筋A制成的测力测量的精确程度高。
4.小华在课外探究弹簧的伸长量跟拉力的变化关系,现记录了相应实验数据,如下表:(g=10N/kg)
弹簧下方所挂钩码质量/g
0
100
200
300
400
500
600
700
指针的位置/cm
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
(1)分析实验数据,可得到的结论是:______;
(2)然后小华利用该弹簧制成了如甲图的弹簧测力计,则弹簧测力计的量程为______N,分度值为______N;
(3)小华利用完全相同的小桶分别盛满四种液体,用弹簧测力计称出液体和小桶的总重力,记录的部分数据在下表中
液体种类
酒精
水
可乐
酱油
弹簧测力计的示数F/N
2.6
2.8
3.0
① 根据图甲指针所在位置,可读出第四种液体(酱油)和小桶的总重,则表格中的空格处的数据是______;
② 通过分析比较此表,他们推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律.在如图乙所示的图像中能正确反映这一规律的图像是______;
③ 若可乐的密度为1.2 g/cm3,试根据表格中的数据计算出小桶的重力和酱油的密度(请写出必要的步骤和文字说明)______;
(4)小华又利用该弹簧测力计及小桶,将弹簧测力计改装成可以直接读取液体密度的弹簧密度计,请计算出并在甲图上标出弹簧密度计的量程______ 。(请写出必要的步骤和文字说明)
【答案】 在弹性限度内,弹簧伸长量与拉力成正比 0~5 0.2 3.2N C G=1.8N;ρ=1.4g/cm3 0~3.2g/cm3
【解析】(1)[1]分析实验数据,可得到的结论是:在弹性限度内,弹簧伸长量与拉力成正比。
(2)[2][3]小华利用该弹簧制成了如甲图的弹簧测力计:测力计的量程为:0~5N,分度值为0.2N。
(3)[4]甲图的弹簧测力计的量程为:0~5N,分度值为0.2N,读数为3.2N。
[5]A.当F为零时,密度也为零,故A不符合题意;
B.当液体密度有数值时,F也应该有示数,不能是零,故B不符合题意;
C.因为小桶有重力,所以当没有液体时,F应有示数,故C符合题意;
D.F的示数随密度的增大而减小,故D不符合题意。
故选C。
[6]设小桶体积为V,重力为G;由图表可得
ρ水gV+G桶=2.8N ①
代入得
ρ可乐gV+G桶=3.0N ②
由①②可求得,小桶的重力
G桶=1.8N
V=1.8×10-4m3
由图表可得
ρ酱油×10N/kg×1.8×10-4m3+1.8N=3.2N
酱油的密度
ρ酱油=1.4×103kg/m3=1.4g/cm3
(5)[7]当小桶中没有液体时(ρ=0),弹簧测力计的示数为1.8 N,就是密度计的0刻度;当弹簧测力计的示数为5N时,就是密度计的最大刻度,则有:
5N=ρ×1.0×10-4m3×10N/kg+1.8 N
解得
ρ=3.2×103kg/m3=3.2g/cm3
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作业05 力 弹力
一、力与力的测量
①力是物体对物体的作用。发生作用的两个物体,一个是施力物体,另一个是受力物体
②国际单位制中力的单位是牛顿,简称牛,用N表示
③测量力的大小的工具是弹簧测力计,其原理是:在一定范围内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比
二、弹力
①物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状,叫弹性形变。物体发生弹性形变后,力图恢复其原来的形状,而对另一个物体产生力,这个力叫作弹力。
②弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点,方向是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反,弹力与弹性形变同时产生、同时消失
三、几类弹力的特点
①绳的弹力:
大小:两端弹力大小相等。方向:沿绳且指向绳收缩的方向
②弹簧弹力:
大小:两端弹力大小相等。方向:沿弹簧且与弹簧形变的方向相反。
③接触面之间的弹力:
大小:两个弹力大小相等。方向:与接触面垂直。
1.如图甲所示,用水平拉力F1=20N拉弹簧,使弹簧伸长了2cm。现在两端同时用两个力F2和F3沿水平方向拉弹簧,如图乙所示,要使此弹簧同样伸长2cm(仍在弹性限度内),则每个力的大小分别为( )
A.F2=F3=10N B.F2=F3=20N C.F2=0N,F3=20N D.F2=20N,F3=0N
2.同学们总结的关于弹簧测力计的说法中,不正确的是( )
A.弹簧测力计的原理是:在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长越长
B.使用前必须在水平方向上调零
C.所测的力不能超过弹簧测力计的量程
D.使用过程中,若弹簧、指针与外壳有摩擦,会影响测量结果
3.2023年杭州亚运会,中国运动员包揽蹦床比赛全部金牌。如图是运动员从最高点A下落至最低点C的简化图,下列说法正确的是( )
A.运动员在A点时受到弹力最大
B.运动员在B点时受到弹力最大
C.从B到C运动员受到的弹力逐渐变大
D.从B到C运动员受到的弹力保持不变
4.要改变力的作用效果,下列方法可行的是( )
A.必须同时改变力的三要素
B.至少要改变力的大小和作用点
C.至少要改变力的大小和方向
D.至少要改变力的三要素中的一个要素
5.如图所示,放在桌面上的笔记本,桌面和笔记本均发生了弹性形变,关于它们弹力的情况,以下说法正确的是( )
A.桌面产生的弹力是由于笔记本形变造成的
B.笔记本对桌面的压力是由于桌面形变造成的
C.笔记本产生的弹力就是笔记本对桌面的压力
D.笔记本受到的支持力是由于笔记本形变产生的
6.下列关于力的说法中,正确的是( )
①力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的
②力可以离开物体而独立存在
③受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体
④马拉车前进,马对车有拉力,但车对马没有拉力
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
7.有一个弹簧测力计,秤钩上不受力时,指针不是指在零刻度位置,而是指在0.2N的位置上,此时用手拉弹簧测力计的挂钩,使弹簧测力计的示数为3.8N,则手拉弹簧测力计的力是( )
A.4N B.3.6N C.3.8N D.无法确定
8.如图所示,在台球比赛中,由于目标球被障碍球阻挡。有时运动员会用特殊的“扎杆”打法使白球高速旋转,打出漂亮的“弧线球”,从而绕过障碍击中目标,则使白球在水平桌面上做曲线运动的施力物体是( )
A.球杆 B.桌面 C.白球 D.地球
9.关于“弹力与弹簧测力计”,下列说法不正确的是( )
A.弹力是由物体发生弹性形变而产生的力 B.只要物体发生形变就一定会产生弹力
C.如图所示弹簧测力计的示数为3.4N D.弹簧测力计所测的力不能超过它的量程
10.某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验。他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度,把作为弹簧的伸长,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的实验图像可能是哪一个图?( )
A.B.
C.D.
11.如图所示,一个铁块放在一块薄木板上,关于铁块和木板受力情况的叙述正确的是( )
A.铁块受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
B.木板受到向下的弹力是因为木板发生了弹性形变
C.铁块受到向上的弹力是因为木板发生了弹性形变
D.木板受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变
12.如图所示,各接触面都是光滑的,则A、B间无弹力作用的是( )
A. B.
C. D.
13.图为一轻质弹簧的长度L和弹力F大小关系的图像,由图像可知:弹簧的原长为_____cm;弹簧的伸长量为0.04m时,弹力的大小为_____N。
14.某同学在探究弹簧的特点时,得出了弹簧受到的拉力与弹簧的长度的关系如图,请回答下列问题:
(1)这根弹簧的原长是________cm;
(2)弹簧在受到6N的拉力时,弹簧比原来伸长了________cm。
(3)分析图像及有关数据,你可得出的结论是:在________内,弹簧的伸长跟受到的拉力成________;
(4)用此弹簧制作的弹簧测力计的测量范围是________N。
15.轻质弹簧一端固定在墙上,另一端固定在一物块上,如图甲所示的水平面上,此时弹簧处于正常状态,弹簧与物块之间没有弹力;用力F把物块向左推至A点,弹簧被压缩,如图乙所示;撤去推力F,物块向右运动。当物块运动到图丙中B点的位置时,速度为v,弹簧被拉伸。从A到B的过程中,物块受到弹簧弹力大小______(选填“一直变小”、“一直变大”、“先变大再变小”、“先变小再变大”)。
16.请结合弹簧测力计的知识,回答下列问题:
(1)如图所示,弹簧测力计的读数为( )
A.2.4N B.2.8N C.3.1N D.3.2N
(2)如图所示,为小军自制的弹簧测力计的侧面图,挂钩下没挂重物时指针静止时指在A点,该位置应定为____________N。
(3)使用弹簧测力计,下列说法错误的有( )
A.测量前应让测力计的弹簧自由下垂,看指针是否对准零刻线
B.弹簧测力计必须竖直放置,不能倾斜
C.应避免弹簧测力计指针、挂钩与外壳摩擦
D.所测力的大小不能超出弹簧测力计的测量范围
E.拉弹簧的力只能沿着竖直向下的方向
F.拉弹簧的力应沿着弹簧的轴线方向
G.在月球上,不能用弹簧测力计测出力的大小
17.如图所示是中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。人们射箭时,弓弦发生了________(选填“弹性”或“塑性”)形变,产生了弹力;在一定限度内,弓弦拉得越满,弹力越________(选填“大”或“小”);该图中“弓弦”对“箭”的弹力方向是________ (选填“水平”或“竖直”)的。
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18.在探究“力的作用效果与哪些因素有关”,小华把一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂上钩码,如图所示。
(1)实验通过钢片受力发生______来探究力的作用效果的;
(2)通过比较甲、丙两图,可以发现:力的作用效果与力的_______有关;
(3)若要研究力的作用效果与力的作用点的关系,应选择________两图;
(4)本实验的器材能否探究力的作用效果与力的方向的关系?答:_______。
19.某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(如图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的长度L,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)橡皮筋B的量程为___________N,分别用这两根橡皮筋制成的弹簧测力计,用橡皮筋___________制成的测力计测量的精确程度高(选填“A”或“B”);
(2)其实英国物理学家胡克于1678年就提出(胡克定律):弹簧在发生弹性形变时,弹簧的弹力F与弹簧的伸长量(或压缩量)Δx成正比,其大小表示为:F=kΔx,其中k为劲度系数,其大小等于弹力F与弹簧的伸长量(或压缩量)Δx的比值。则根据上述信息:在弹性限度以内,若将本实验中两根细橡皮筋并列起来后使用,其劲度系数k为___________N/m。
20.在弹性限度内弹簧受到的拉力F和弹簧的伸长量∆L(∆L=L-L0,其中L0是指弹簧不受力时的长度,L是指弹簧受到拉力F时的长度)成正比,即F=k∆L(其中k叫做劲度系数,对同一个弹簧来说是一个固定不变的值),小明根据这个原理自制了一个弹簧测力计。首先,把一根轻质弹簧A端固定,让其自由端B在未悬挂重物时,用刻度尺测出原长为5cm,然后再挂上100N的重物,用刻度尺测出此时长度为25cm。(均在弹簧的弹性限度内)
(1)此弹簧测力计的劲度系数是多少?
(2)当弹簧所受拉力为F时,弹簧长度是16cm,求该弹簧所受的拉力F。
1.小明同学在用已校零的弹簧测力计测量一物体的重时,误将弹簧测力计倒置,物体挂在了拉环上,如图所示。当物体静止时,弹簧测力计所测得的该物体的重与真实值相比( )
A.偏大 B.偏小 C.一样大小 D.无法判断
2.在实验时,小明将一个正常的铁质外壳测力计的挂钩挂在铁架台上,静止时有如图所示的示数。接着,他把这个测力计像图中乙那样,上下各挂一个50g的钩码,并挂到甲测力计下,则甲乙两测力计的示数分别是( )
A.1.0N和1.5N B.1.0N和0.5N C.2.0N和1.0N D.2.0N和1.5N
3.某种弹簧拉力器是由三根相同的弹簧并联组成,如果将一根弹簧拉长5cm,要用10N的力,若将3根这样的弹簧同时拉长10cm,所需的拉力是( )
A.30N B.45N C.60N D.90N
4.如图所示,小明同学利用弹簧测力计制成一杆简单实用的液体密度秤,在小桶中加满待测液体就可以直接“称出”该液体的密度。已知秤钩下只挂小桶时弹簧测力计的示数为0.5N,当在小桶中加满水时,示数变为1.5N。(g取10N/kg)问:
(1)密度为“0”的刻度应标在多少N的刻度上?
(2)小桶的容积是多少?
(3)该“密度秤”的量程是多少?
5.在弹性限度内,弹簧的伸长量x和受到的拉力F成正比,在物理学中用劲度系数k表示弹簧的弹性性能,则有关系式F=kx。小明根据这个原理自制了一个弹簧测力计。首先,把一根轻质弹簧A端固定,让其自由下垂,B端正对刻度尺的零刻度线(如图所示),然后在下方挂50 N的重物,观察到B端正对着刻度10 cm。(均在弹簧的弹性限度内)
(1)此弹簧测力计的劲度系数是多少?
(2)当弹簧挂150 N的重物时,B端所对刻度尺读数应是多少?
1.如图所示,一小球从空中由静止下落到竖直轻弹簧上,弹簧所受弹力的大小与弹簧形变长度成正比。则下列描述小球从刚接触弹簧到运动到最低点的过程中,小球受到弹簧的弹力、速度随离地高度和时间的关系图像中,可能正确的是( )
A.①、④ B.①、③ C.②、④ D.②、③
2.如图所示,三个质量均为1kg的相同木块a、b、c和两个相同的轻弹簧p、q用轻绳连接,每根弹簧受到的拉力为8N时,伸长量均为1cm。木块a静止于光滑水平桌面、木块c静止于地面、木块b静止于木块c的正上方,弹簧p处于原长,光滑滑轮左侧的轻绳呈水平状态,而其右侧的轻绳呈竖直状态。现用水平力F缓慢向左拉弹簧p的左端,直到木块c刚好离开水平地面,则F的大小为________N,该过程弹簧p的左端向左移动的距离是_________cm。
3.某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋测力计进行研究,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),钩码静止时记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)如图甲所示,橡皮筋A、B悬挂相同质量的钩码,A伸长量比B大,因此A对钩码的拉力________B对钩码的拉力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。当20N的拉力作用于B后,撤下钩码,B不能恢复原来长度,说明B发生________(选填“弹性”或“塑性”)形变。
(2)根据图乙,分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,并配合相同的刻度尺标识量程和分度值,则用橡皮筋________制成的测力计量程大,用橡皮筋________制成的测力测量的分度值可以更小(均选填“A”或“B”)。
4.小华在课外探究弹簧的伸长量跟拉力的变化关系,现记录了相应实验数据,如下表:(g=10N/kg)
弹簧下方所挂钩码质量/g
0
100
200
300
400
500
600
700
指针的位置/cm
2
3
4
5
6
7
7.5
7.5
(1)分析实验数据,可得到的结论是:______;
(2)然后小华利用该弹簧制成了如甲图的弹簧测力计,则弹簧测力计的量程为______N,分度值为______N;
(3)小华利用完全相同的小桶分别盛满四种液体,用弹簧测力计称出液体和小桶的总重力,记录的部分数据在下表中
液体种类
酒精
水
可乐
酱油
弹簧测力计的示数F/N
2.6
2.8
3.0
① 根据图甲指针所在位置,可读出第四种液体(酱油)和小桶的总重,则表格中的空格处的数据是______;
② 通过分析比较此表,他们推测在液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律.在如图乙所示的图像中能正确反映这一规律的图像是______;
③ 若可乐的密度为1.2 g/cm3,试根据表格中的数据计算出小桶的重力和酱油的密度(请写出必要的步骤和文字说明)______;
(4)小华又利用该弹簧测力计及小桶,将弹簧测力计改装成可以直接读取液体密度的弹簧密度计,请计算出并在甲图上标出弹簧密度计的量程______ 。(请写出必要的步骤和文字说明)
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