3.2 科学探究:弹力 同步练-2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册
2025-09-12
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内容正文:
3.2科学探究:弹力
一、单选题
1.如图所示,弹簧测力计和细绳重力不计,不计一切摩擦,物体的重力为。当装置稳定时,弹簧测力计和的读数分别为( )
A.、0 B.、
C.、 D.、
2.如图所示,劲度系数为的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上,用水平向右的力缓慢拉弹簧的另一端(弹簧始终处于弹性限度内)。当拉力时,弹簧伸长量为( )
A. B.
C. D.
3.下列说法中正确的是( )
A.只要两物体之间有弹力,两物体就一定接触
B.物体加速度越大,速度增加的就越快
C.弹簧上弹力的大小与弹簧的长度成正比
D.平均速度的大小叫平均速率
4.如图,光滑小球甲处于静止状态,关于他们的受力情况的说法,正确的是
A.甲球受到2个力 B.甲球受到3个力
C.甲球受到4个力 D.甲球受到5个力
5.在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个钩码,弹簧伸长了4cm,如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码(弹簧始终发生弹性形变),弹簧的伸长量为( )
A.4cm B.6cm C.8cm D.16cm
6.如图中,光滑接触面对球和棒的弹力分析正确的是
A. B.
C. D.
7.关于胡克定律F=kx中的x,下列说法正确的是( )
A.x是弹簧伸长后或压缩后的长度
B.x是弹簧原来的长度
C.x是弹簧变化(伸长或压缩)的长度
D.x是弹簧原长加后来的长度
8.下列说法中正确的是( )
A.书放在桌面上,会受到桌面对它的弹力作用,产生这个弹力的直接原因是桌面的形变
B.由可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量成反比
C.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
D.力的产生离不开物体,且只有相互接触的物体才能产生力的作用
9.一根弹簧两侧都受到10N拉力作用,弹簧平衡时伸长了5cm,那么下列说法中正确的是( )
A.因为两侧都有拉力,所以弹簧上的弹力为零
B.弹簧上的弹力为20N
C.弹簧的劲度系数为200N/m
D.弹簧的劲度系数为400N/m
10.如图所示为某同学在篮球比赛中进行击地传球的示意图,下列说法中,正确的是
A.地面给篮球的弹力方向竖直向下
B.篮球给地面的弹力方向斜向下
C.地面对篮球的支持力大于篮球对地面的压力
D.篮球受到地面的支持力,是由于地面发生了形变而产生的
11.如图所示,做匀速直线运动的小车上有“7”字形固定木架,木架一端固定一球,则关于木架对球的作用力方向,正确的说法是.
A.力一定竖直向上 B.力的方向一定沿木架斜向上
C.力的方向一定水平向前 D.以上三种情况都有可能
12.如图所示,在粗糙的水平地面上有质量为m的物体,连接在一劲度系数为k的轻质弹簧上,物体与地面之间的动摩擦因数为,现用一水平力F向右拉弹簧,使物体m做匀速直线运动,则弹簧伸长的长度为(重力加速度为g)( )
A. B. C. D.
13.下面是教材中的四幅图,关于它们的说法错误的是( )
A.甲图表示力的方法叫力的示意图
B.乙图是在真空管中将鸡毛,小铁片同时由静止释放,释放后两者下落快慢相同
C.丙图实验中,按压两镜面之间的桌面,刻度处光点位置变化说明桌面发生了形变
D.丁图中,把整个运动过程等分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后各小段的位移相加,即为总位移,这里运用了微元法
14.弹力在日常生活和工农业生产中有着广泛的应用。如生活中的缓冲装置就是利用弹簧的弹力作用来实现的。某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型,图中,为原长相等、对应劲度系数的不同轻质弹簧。当垫片缓慢向右移动时( )
A.弹簧产生的弹力较大 B.弹簧产生的弹力较大
C.弹簧产生的压缩量较大 D.弹簧产生的压缩量较大
15.若静止时弹簧长度为x0。在物块下方又悬挂了一个同样的物块,静止后弹簧的长度为x(弹簧未超过弹性限度),求弹簧的原长为( )
A.l=x0 B.l=x
C.l=2x0-x D.l=2x0+x
16.如图甲所示,某兴趣小组为测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数,把两根弹簧连接起来,测量两弹簧的劲度系数。弹簧2的一端固定在竖直放置的透明有机玻璃管底端,再将单个质量为100g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口放入,每放入一个钢球,待弹簧静止,测出弹簧1上端和弹簧2上端到玻璃管底端的距离、。在坐标纸上画出、与钢球个数n的关系图像,如图乙所示。忽略摩擦,重力加速度g取,则下列说法正确的是( )
A.弹簧1的原长为50cm B.时,弹簧1和弹簧2的形变量相同
C.弹簧1的劲度系数为50N/m D.弹簧2的劲度系数为
17.下列各种说法中,正确的是( )
A.只有相互接触的物体间才有力的作用
B.同一物体在地球表面,向上运动和向下运动时所受重力方向相反
C.相互接触的物体之间不一定有弹力
D.木块放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于木块发生微小形变而产生的
18.下列四种情景中,球或轻杆均处于静止状态,它与外界的接触面(接触点)均光滑,物体所受弹力示意图如图所示,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
19.轻质弹簧S的上端固定在天花板上,下端悬挂一质量为m的物体,平衡时弹簧的长度为,现将一根与S完全相同的弹簧剪为和两部分;将质量分别为和的两物体分别与和相连并悬挂在天花板上()如图所示。平衡时和的长度之和为,则( )
A.一定等于
B.一定大于,且越小,就越长
C.一定小于,且越大,就越短
D.一定小于,且越小,就越短
二、多选题
20.下列各图中所有接触面都是光滑的,P、Q两球之间存在弹力的是( )
A. B.
C. D.
21.关于形变,下列说法正确的是
A.物体形状的改变叫弹性形变
B.物体受到外力作用后发生的形状改变叫做弹性形变
C.物体在外力去掉后能够恢复原状的形变叫弹性形变
D.任何物体在外力的作用下都发生形变,不发生形变的物体是不存在的
22.下列各种情况中,属于弹性形变的有( )
A.撑杆跳高运动员起跳中,撑杆的形变
B.当你坐在椅子上时,椅面发生的微小形变
C.细钢丝被绕制成弹簧
D.铝桶被砸扁
23.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,以下说法正确的是( )
A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应竖直悬挂弹簧,挂在弹簧下端的钩码应处于静止状态
C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D.用几个不同的弹簧,分别测出它们所受的拉力与伸长量,可得出拉力与伸长量之比相等
24.下图中关于弹力的方向标注正确的是( )
A. B. C. D.
25.如图所示,下列各图中的物体A均处于静止状态,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.图乙中两斜面与水平地面的夹角分别为、,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
26.如图所示为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象,根据图象判断,下列结论正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为1N/m
B.弹簧的原长为6cm
C.弹簧压缩0.04m时,弹力大小为2N
D.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为2N
27.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2N的小球,小球处于静止状态。则关于弹性杆对小球的弹力,下列结论正确的是( )
A.大小为2N B.大小为1N C.方向平行于斜面向上 D.方向竖直向上
28.如图所示,物块质量为M,与甲、乙两弹簧相连接,乙弹簧下端与地面连接,甲、乙两弹簧质量不计,其劲度系数分别为和,起初甲处于自由伸长状态.现用手将弹簧甲上端A缓缓上提,使乙产生的弹力的大小变为原来的,则手提甲的上端A应向上移动 ( )
A.
B.
C.
D.
29.如图所示,A、B两物体的重力分别是GA=5 N,GB=6 N。A用细线悬挂在顶板上,B放在水平面上,A、B间轻弹簧的弹力F=2 N,则细线中的张力FT及地面对B的支持力FN的可能值分别是( )
A.3 N和8 N B.7 N和8 N C.7 N和4 N D.3 N和4 N
30.如图所示中静止的小球m分别与两个物体(或面)接触,设各接触面光滑,则m受到两个弹力的是( )
A.竖直悬绳,m与.斜面接触而静止
B.小球m受到水平向左的力F而静止
C.小球在斜面和斜拉绳的作用下静止
D.小球与水平和竖直面接触而静止
31.如图所示,拉力器是由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。某健身爱好者用100N的力拉开拉力器,使其比原长伸长了40cm,假设弹性绳的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律,且未超过弹性限度。则下列说法正确的是( )
A.由于脚也在拉弹性绳,所以两根弹性绳的总弹力大小是200N
B.由于脚也在拉弹性绳,所以两根弹性绳的总弹力大小是0
C.每根弹性绳的劲度系数为125N/m
D.两根弹性绳的总劲度系数为250N/m
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()与弹簧总长度()的关系图线如图所示,则下面说法正确的是( )
A.由图像可知,弹簧的原长是
B.由图像可知,弹簧的劲度系数是
C.由图像可知,在弹性限度内弹簧弹力与形变量不成正比
D.当弹簧的弹力大小是时,此时弹簧总长度一定是
33.关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,以下说法正确的是( )
A.弹簧被拉伸时,拉力越大越好
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要使弹簧保持竖直状态
C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读数
D.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
34.如图所示,用三根相同的弹簧按不同方式悬挂质量均为1 kg的小球,弹簧自身重量、绳子质量和摩擦不计,每根弹簧都伸长了5 cm。已知弹簧没有超过弹性限度,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
D.弹簧的劲度系数为200 N/m
三、实验题
35.某同学在做“探索弹力和弹簧伸长的关系的实验”中,所用实验装置如图1所示,所用的钩码每只质量都是。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,并将数据填在下表中、实验中弹簧始终未超过弹性限度,取。
(1)图2为某次挂2个钩码时测量弹簧长度的指针所对应刻度的放大图,弹簧的长度为 ;
钩码质量(g)
0
50
100
150
200
250
弹簧总长()
6.00
7.00
x
9.00
10.00
11.00
(2)根据表格的实验数据在图3上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧长度之间的关系图线;( )
(3)图线跟横轴交点坐标的物理意义是 ;
(4)该弹簧的劲度系数 。
36.一、实验器材
弹簧、 、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸。
二、实验原理
1弹簧弹力F的确定:在弹簧下端悬挂钩码,静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小 ,即F= 。
2弹簧的伸长量x的确定:弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出,弹簧的伸长量x= 。
3图像法处理实验数据:作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像,根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。
三、实验步骤
1将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,用刻度尺测出弹簧 时的长度l0,即 。
2如图1所示,在弹簧下端悬挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1。
3改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5….
4计算出每次弹簧的形变量x(x= )和弹簧受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表格。
次数
1
2
3
4
5
6
7
F/N
0
l/cm
x/cm
0
四、数据处理
1建立如图2所示的直角坐标系,以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧形变量x为横轴,根据测量数据在坐标纸上描点,作出F-x图像。
2以弹簧的伸长量为自变量,写出图像所代表的函数.首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。
3得出弹簧弹力和形变量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。
五、注意事项
1尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。
2实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,避免超出弹簧的弹性限度。
3测量长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同,明确三者之间的关系.为了减小弹簧自身重力带来的影响,测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态,而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。
4记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。
5描点作图时,应使尽量多的点落在画出的线上,可允许少数点均匀分布于线两侧,偏离太大的点应舍去,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线或直线。
37.某实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验,实验时,先把弹簧平放在桌面上,用直尺测出弹簧的原长L0=4.6cm,再把弹簧竖直悬挂起来,在下端挂钩码,每增加一只钩码记下对应的弹簧长度L,数据记录如下表所示:
钩码个数
1
2
3
4
5
弹力F/N
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
弹簧的长度L/cm
7.0
9.0
11.0
13.0
15.0
(1)根据表中数据在图中作出F-L图线;
(2)由此图线可得,该弹簧劲度系数k= N/m;
(3)图线与L轴的交点坐标大于L0的原因是 。
38.设橡皮筋在弹性限度范围内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实践都表明,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量。
(1)有一段横截面是圆形的橡皮筋,用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。若下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图乙中作出F-x图像 。
拉力F/N
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
伸长量x/cm
1.60
3.20
4.80
6.40
8.00
(2)若已知橡皮筋长度为10cm,横截面直径为1mm,不考虑拉伸过程中橡皮筋的横截面积变化,由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为 N/m2 (π取3.14,结果保留2位有效数字)。
(3)某同学在家中用三根完全相同的橡皮筋来探究力的合成的方法,如图所示,三根橡皮筋在O点相互连接,拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点(橡皮筋始终处于弹性范围内)。在实验中,可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小,并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向,从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法。在实验图过程中,下列说法正确的是 (填序号)。
A.只需要测量橡皮筋的长度,不需要测出橡皮筋的原长
B.为减小误差,应选择劲度系数尽量大的橡皮筋
C.以OB、OC为两邻边作平行四边形,其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等
D.多次实验中即使O点不固定,也可以探究求合力的方法
39.为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出。(g取9.8m/s2)
(1)作出m-l的关系图线 ;
(2)弹簧的劲度系数为 N/m。
四、解答题
40.自制一个测力计,测算所用弹性体的劲度系数。若要制作量程较大的测力计,该如何选择弹性体?请说明理由。
41.如图所示,弹簧的劲度系数为500N/m。图(a)是分别用F=50N的力拉弹簧的两端;图(b)是将弹簧一端固定,另一端用F=50N的力拉弹簧,试问:
(1)这两种拉弹簧的方式,弹簧的伸长量是否相同?为什么?
(2)弹簧的伸长量分别是多大?
42.弹簧受力会伸长,对于同一根弹簧,被拉得越长,弹簧的弹力就越大,那么弹簧的弹力大小是否与其长度成正比?
43.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?
44.如图所示,质量为m的物体A压在放于地面上的竖直轻弹簧B上,现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接,当弹簧C处于水平位置且右端位于a点时,弹簧C刚好没有发生变形,已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2,不计定滑轮、细绳的质量和摩擦,问:
(1)弹簧B的形变量Δx1的大小;
(2)若将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时,弹簧B刚好没有变形,求此时弹簧C的形变量Δx2的大小;
(3)接第(2)问,求a,b两点间的距离d。
45.如图所示,质量为m的物体与A、B两个弹簧相连,其劲度系数分别为k1和k2,B弹簧下端与地相连,现用手拉A的上端,使A缓慢上移,当B弹簧的弹力为原来的时,A上端移动的距离是多少?
46.如图所示,质量为m的物体A压在放于地面上的竖直的劲度系数为k1轻弹簧上,上端与劲度系数为k2的轻弹簧相连,轻弹簧k2上端与质量也为m物体B相连,物体B通过轻绳跨过光滑的定滑轮与轻质小桶P相连,A、B均静止.现缓慢地向小桶P内加入细砂,当弹簧k1恰好恢复原长时,(小桶一直未落地)求
(1)小桶P内所加入的细砂质量;
(2)小桶在此过程中下降的距离.
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参考答案
1.C
【详解】对A:由重物平衡得到,弹簧的拉力大小为
则弹簧秤的读数为。
对B:由左侧重物(或右侧重物)平衡得到,弹簧的拉力大小为
则弹簧秤的读数为;
故C正确,ABD错误。
故选C。
2.C
【详解】依题意,可知弹簧受到的弹力大小为2N,根据胡克定律,可得
则弹簧伸长量为
故选C。
3.A
【详解】A.弹力产生的条件是直接接触并且有弹性形变;只要两物体之间有弹力,两物体就一定接触,故A项是正确的;
B.若物体加速度的方向与速度方向相反,物体的加速度越大,物体速度会减小的越快,故B错误;
C.弹簧上弹力的大小与弹簧的形变量成正比,故C错误;
D.平均速度是位移与时间的比值,平均速率是路程与时间的比值,位移的大小小于等于路程,则平均速度的大小与平均速率不同,故D错误.
4.A
【详解】以甲球为研究对象,受到重力作用,受到水平面的支持力作用,若甲和斜面有弹力,则甲球水平方向不能平衡,因此甲球与斜面之间虽然接触,但是没有相互挤压,没有弹力,所以甲球一共受到2个力的作用,故A正确,BCD错误;
故选A.
5.C
【详解】根据题意可得,当弹簧下端挂一个钩码时,由胡克定律得
解得弹簧的劲度系数为
当弹簧下端挂两个钩码时,由胡克定律得
所以
=8cm
故选C;
6.A
【详解】A.球受到墙壁的弹力和台阶的弹力,两个弹力都与接触面垂直,所以墙壁的弹力垂直于墙壁向右,台阶对球的弹力通过球心,故A正确;
B.假设斜壁对小球有弹力,则小球受到重力、地面向上的弹力和斜壁斜向下的弹力,三个力的合力不为零,则小球将向右滚动,与题不符,故斜壁对小球没有弹力,小球只受地面向上的弹力,故B错误;
C.槽对杆的底端的弹力方向指向球心,故C错误;
D.假设斜面对小球有弹力,则小球受到重力、竖直向上的拉力和垂直于斜面向上的支持力,三个力的合力不为零,则小球将向左摆动,与题不符,故斜面对小球没有弹力,故D错误.
7.C
【详解】胡克定律F=kx中的x是指弹簧的伸长量或压缩量,并非压缩或拉长后的长度,故ABD错误,C正确。
故选C。
【点睛】本题属于基础知识,比较简单,对于简单问题也不能轻视。
8.A
【详解】A.弹力产生原因是施力物体产生形变,故A正确;
B.劲度系数是反映弹簧软硬程度的物理量,只与弹簧本身有关系,与F以及x无关,故B错误;
CD.力是物体与物体之间的相互作用,一个力产生必然同时有施力物体和受力物体,但是二者并不一定接触,譬如重力,故CD错误。
故选A。
9.C
【详解】AB.弹簧弹力等于10N,AB错误;
CD.弹簧的劲度系数为
C正确,D错误。
故选C。
10.D
【详解】A.支持力是弹力,方向总是垂直于接触面,并指向被支持物.所以地面给篮球的弹力方向竖直向上.故A错误;
B.力的作用是相互的,可知篮球给地面的弹力方向竖直向下,故B错误;
C.力的作用是相互的,可知地面对篮球的支持力等于篮球对地面的压力,故C错误;
D.篮球受到地面的支持力是由于地面发生了形变而产生的.故D正确.
11.A
【详解】因小球匀速直线运动,故小球处于平衡状态;因小球只受重力和杆子的作用力,则可知重力和杆子的作用力一定是一对平衡力,则可知杆子对小球的作用力一定是竖直向上的;
A.与分析结果一致,故A正确;
B.与分析结果不符,故B错误;
C.与分析结果不符,故C错误;
D.与分析结果不符,故D错误;
12.D
【详解】根据平衡条件得:弹簧的弹力
根据胡克定律得
解得弹簧的伸长量
故选D。
13.A
【详解】A.甲图表示力的方法叫力的图示,A错误;
B.乙图实验中将鸡毛、小铁片同时静止释放后,真空状态下,两者下落一定是一样快的, B正确;
C.丙图实验中,按压两镜面之间的桌面,刻度处光点位置变化说明桌面发生了形变,C正确;
D.图中,把整个运动过程等分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后各小段的位移相加,即为总位移,这里运用了微元法,D正确。
故选A。
14.D
【详解】AB.当垫片向右移动时,两弹簧均被压缩,两弹簧串联,弹力大小相等,故AB错误;
CD.当垫片向右移动时,垫片向右移动时,两弹簧均被压缩,两弹簧串联,弹力相等,由于劲度系数不同,两弹簧形变量不同,故两弹簧长度不相等,劲度系数小的弹簧,形变量大,所以k2弹簧产生的压缩量较大,故C错误,D正确;
故选D。
【点睛】两弹簧串联,弹力相等。再根据胡克定律进行分析。
15.C
【详解】设物块的质量为m,弹簧原长为l,由胡克定律可得,弹簧弹力的大小为
mg=k(x0-l)
2mg=k(x-l)
解得
l=2x0-x
故选C。
16.C
【详解】A.弹簧1的原长为
弹簧2的原长为
L02=30cm
故A错误;
B.时,弹簧1的长度为
形变量为
弹簧2的长度为
形变量为
故B错误;
CD.n=5时两根弹簧的弹力大小均为
根据胡克定律可得
故C正确,D错误。
故选C。
17.C
【详解】A.不相互接触的物体间也会发生力的作用,如磁铁去吸引铁钉,就可以不接触。故A错误;
B.物体在地球表面,无论如何运动都受重力作用,方向竖直向下。故B错误;
C.相互接触且发生弹性形变的物体间存在弹力,故C正确;
D.木块放在桌面上受到一个向上的弹力,这是由于桌面发生微小形变而产生的。故D错误。
故选C。
18.B
【详解】A.图中的小球受到重力与水平面的支持力即可保持静止,若受到左侧顶点处的弹力,则小球将向右运动,所以图中小球只受到水平地面的弹力F1,不能存在弹力F2,故A错误;
B.处在杆顶的小球处于静止状态时受到重力与杆对小球的弹力,二者是一对平衡力,所以杆对小球的弹力的方向与重力的方向相反,为竖直向上,故B正确;
C.小球受到竖直向下的重力,如果受到左上方的F1的拉力,小球将无法处于静止状态,故C错误;
D.杆与半球容器有两个接触点,左侧处为点与球面接触,所以弹力的方向过圆心与接触点,方向指向被支持的物体(杆);右侧是点与直杆接触,弹力方向垂直于杆的方向指向杆。故D错误。
故选B。
19.D
【详解】设弹簧原长,弹簧由n圈,每圈弹簧的劲度系数为k,则
又
则
则一定小于,越小,越大,就越短。
故选D。
20.CD
【详解】A.图中两球间若有弹力则小球Q将向右运动,所以P、Q间无弹力,故A错误;
B.图中两球间若有弹力则两球将向两边运动,所以P、Q间无弹力,故B错误;
C.图中两球间若无弹力则小球P将向下运动,所以P、Q间有弹力,故C正确;
D.图中两球间若无弹力则小球P将向右下运动,所以P、Q间有弹力,故D正确。
故选CD。
21.CD
【详解】ABC.物体形变后在外力去掉后能恢复原来的形状叫弹性形变;故AB错误,C正确;
D.任何物体在外力的作用下都发生形变,不发生形变的物体是不存在的,选项D正确;
故选CD.
22.AB
【详解】发生形变后能够恢复原状的形变叫弹性形变.本题中撑杆的形变、椅子的形变均属于弹性形变.细钢丝绕制成弹簧后不能恢复成细钢丝,所以不属于弹性形变,C错.同理被砸扁的铝桶也不能恢复原状,D错.
23.AB
【详解】A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,A正确;
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力时,应竖直悬挂弹簧,挂在弹簧下端的钩码应处于静止状态,B正确;
C.用直尺测得弹簧的长度减去原长为弹簧的伸长量,C错误;
D.在“探究弹力和弹簧伸长量之间的关系”的实验中必须使用相同的弹簧,D错误。
故选AB。
24.CD
【详解】A.F1应该垂直于水平地面向上,F2正确,故A错误;
B.F1应该指向圆心,F2正确,故B错误;
C.左右两球在竖直方向受到重力和弹力而平衡,所以F1、F2均竖直向上,两球之间虽然相互接触,但是它们之间没有弹力,如果有弹力不可能保持静止,故C正确;
D.F1垂直于地面向上,F2垂直于杆向上,故D正确。
故选CD。
25.BCD
【详解】A.图甲中对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,因地面光滑,根据平衡条件可知A和B之间不可能存在弹力,故A错误;
B.图乙中采用假设法,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,故B正确;
C.图丙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,故C正确;
D.A静止在斜面上,垂直斜面方向,根据平衡条件可知A受到斜面B对它的支持力的作用,故D正确。
故选BCD。
26.BD
【详解】B.由图读出,弹簧的弹力F=0时,弹簧的长度为L0=6cm,即弹簧的原长为6cm,故B正确;
A.由图读出弹力为 F1=2N,弹簧的长度为 L1=4cm,弹簧压缩的长度
x1=L0-L1=2cm=0.02m;
由胡克定律得:弹簧的劲度系数为
故A错误;
C.弹簧压缩0.04m时,弹力大小为F2=kx2=100×0.04N=4N,选项C错误;
D.弹簧伸长0.02m时,弹力的大小为F3=kx3=100×0.02N=2N,故D正确;
27.AD
【详解】根据平衡条件可知,小球受重力与弹性杆对小球的弹力,两力大小相等,方向相反,则有弹性杆对小球的弹力大小为2N,方向竖直向上,所以AD正确;BC错误;
故选AD。
28.BC
【详解】乙弹簧原先处于压缩状态,压缩量为:,甲弹簧无形变.
情况一:用手拉住弹簧A的上端,缓慢上移时,B弹簧仍处于压缩状态,压缩量:;
则物体M上升的距离为;
由M受力平衡可知,甲弹簧处于拉伸状态,伸长量:,
则A的上端应上移为:;
情况二:用手拉住弹簧A的上端,缓慢上移时,B弹簧处于拉伸状态,伸长量;
则物体M上升的距离为:,
由M受力平衡可知,A弹簧处于拉伸状态,形变量,
则A的上端应上移:,BC正确.
29.AC
【详解】若弹簧开始处于伸长状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
若弹簧开始处于压缩状态,对B分析,由平衡条件可得,地面对B的支持力FN为
细线中的张力FT为
所以AC正确;BD错误;
故选AC。
30.BC
【详解】A.A图中小球处于静止状态,重力和绳的弹力平衡,斜面与小球之间不产生弹力,否则小球不可能平衡,故A图中小球只受一个弹力作用,故A错误;
B.B图中水平面对小球有弹力作用,由于F的作用,导致小球与斜面之间产生弹性形变,因此斜面和小球之间也有弹力作用,故B图中小球受两个弹力作用,故B正确;
C.C图中若斜面对小球无弹力作用,则撤出斜面后,小球将向下摆动,故斜面对小球有弹力作用,若绳对球无弹力,则小球将沿斜面滚下,因此小球受绳、斜面两个弹力作用,故C正确;
D.D图中竖直面对小球没有弹力作用,否则小球不可能处于平衡状态,故D错误。
故选BC。
31.CD
【详解】AB.根据题意可知,两根弹性绳受到双手的总拉力大小为100N,而两根弹性绳的总弹力等于其一端受到手或脚的拉力,故两根弹性绳的总弹力大小是100N,故AB错误;
C.对一根弹性绳,根据胡克定律可得
每根弹性绳的劲度系数为
故C正确;
D.以两根弹性绳为整体,根据胡克定律可得
两根弹性绳的总劲度系数为
故D正确。
故选CD。
32.AB
【详解】A.图像的横截距表示弹簧的原长,即x0是0.1m,故A正确;
B.根据图像可知
故B正确;
C.由图像可知,在弹簧的弹性限度内,弹力与形变量成正比,故C错误;
D.当弹簧的弹力大小是且弹簧处于伸长状态时有
当弹簧的弹力大小是且弹簧处于压缩状态时,弹簧的总长度为
故D错误。
故选AB。
33.BC
【详解】A.弹簧被拉伸时,不能超出弹簧的弹性限度,并非拉力越大越好,故A错误;
BC.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要求弹簧保持竖直状态,弹力与重力在同一竖直线上,且钩码处于静止状态,这样,弹力与重力才能大小相等,故B、C正确;
D.用刻度尺测得弹簧的长度减去弹簧的原长才是弹簧的伸长量,故D错误;
故选BC。
34.ABD
【详解】A.对最下的小球受力分析,受到重力和弹簧弹力,二力平衡,弹力为10N,A正确;
B.对小球受力分析,绳子拉力为10N,绳子拉弹簧的力与弹簧弹力相等,所以弹力为10N,B正确;
C.任取一小球受力分析,绳子拉力为10N,绳子拉弹簧的力与弹簧弹力相等,所以弹力为10N,C错误;
D.根据胡克定律得
D正确。
故选ABD。
35. 8.00; 见解析; 弹簧的原长; 50
【详解】(1)[1]刻度尺读数,需要估读到下一位,所以读数为8.00cm。
(2)[2]根据表格中数据,描点画线,如图
(3)[3]图线跟横坐标交点表示弹簧所受弹力大小为零,此时弹簧的长度,所以其物理意义为:弹簧的原长。
(4)[4]设弹簧原长为L0,弹簧实际长度为L,所以弹簧的弹力
当弹簧实际长度为8.00cm时,弹力大小为1N,可解
36. 刻度尺 相等 自由状态 原长
【详解】[1]实验需要的器材:弹簧、刻度尺、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸。
[2][3]弹簧弹力F的确定:在弹簧下端悬挂钩码,静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小相等,即
[4]弹簧的伸长量x的确定:弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出,弹簧的伸长量为
[5][6]将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,用刻度尺测出弹簧自由状态时的长度l0,即原长。
[7]计算出每次弹簧的形变量
37. 如图所示 50 弹簧自身重力的影响
【详解】(1)[1]描点作图,如图所示:
(2)[2]图象的斜率表示劲度系数,故有
(3)[3]图线与L轴的交点坐标表示弹簧不挂钩码时的长度,其数值大于弹簧原长,因为弹簧自身重力的影响。
38. 4.0×105 D
【详解】(1)[1]描点作图
(2)[2]根据F=k(x-x0)可知,图像的斜率大小等于劲度系数大小,由图像求出劲度系数为
k=3.1ⅹ102N/m
橡皮筋的Y值
(3)[3]AC.由于橡皮筋的弹力与形变量成正比,故可以用形变量等效替代弹力,做平行四边形来验证平行四边形定则,要求得形变量必须测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长,故AC错误;
B.劲度系数大的橡皮筋施加一定弹力的形变量小,测量误差大,作图时误差也较大,故B错误;
D.本实验中采用的是三根橡皮条共点力的平衡验证,即使O点不固定OA弹力与OB、OC合力始终等值反向都可做平行四边形验证,故D正确。
故选D。
39. 0.250(0.248~0.262均可)
【详解】(1)[1]作出m-l的关系图线,用平滑的曲线将点描绘出,如图所示∶
(2)[2]根据胡克定律
则
所以劲度系数
40.见解析
【详解】如果制作量程较大的弹簧测力计,则在弹簧形变量一定时,弹力较大,则要选择弹性系数大的弹性体。
41.(1)相同,弹簧受到的拉力相等,弹簧产生的弹力相等;(2)均为0.1m
【详解】(1)这两种拉弹簧的方式,弹簧受到的拉力相等,弹簧产生的弹力相等,均为50N,由胡克定律可知,弹簧的伸长量相同。
(2)由胡克定律可知,两弹簧的伸长量均为
42.不是。弹簧的弹力在其弹性限度内与形变量成正比,不是与长度成正比。
【详解】不是。弹簧的弹力在其弹性限度内与形变量成正比,不是与长度成正比。
43.(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
44.(1);(2);(3)
【详解】(1)当弹簧C的右端位于a点时,弹簧C的弹力为零,对物体A,根据平衡有
解得弹簧B的形变量
(2)将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时,弹簧B刚好没有变形,可知弹簧C的弹力等于物体A的重力,有
解得
(3)弹簧右端移动的距离为弹簧B和C的形变量之和,可知a、b的距离
45.或
【详解】B弹簧原压缩量为
A弹簧无形变。情况一: B弹簧现压缩量为
A弹簧现拉长量为
A上端移动的距离为
情况二: B弹簧现拉长量为
A弹簧现拉长量为
A上端移动的距离为
46.(1)2m (2)2mg()
【详解】(1)当k1恢复原长时,对AB整体分析,绳子的拉力为 F=2mg,即小桶中细砂的质量为2m.
(2)开始时,对AB分析,
k1x1=2mg
弹簧k1的压缩量为:
对B分析,k2x2=mg,弹簧k2的压缩量为:
当k1恢复原长时,对A分析,k2x2′=mg,弹簧k2的伸长量为:
在此过程中,小桶下降的距离为:
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