内容正文:
微专题8 弹力有无的判断 胡克定律 跟踪练习
基础强化练
1、 选择题:
1.图两个实验中体现出的共同的物理思想方法是( )
A.极限法 B.放大法
C.控制变量法 D.等效替代法
2.在下图中,a、b表面均光滑,且a、b均处于静止状态,天花板和地面均水平.a、b间一定有弹力的是( )
3.如图所示,将一个钢球分别放在量杯、口大底小的普通茶杯和口小底大的茶杯中,钢球与各容器的底部和侧壁相接触,均处于静止状态.若钢球和各容器侧壁都是光滑的,各容器的底部均处于水平面内,则以下说法正确的是( )
A.各容器的侧壁对钢球均无弹力作用
B.各容器的侧壁对钢球均有弹力作用
C.量杯的侧壁对钢球无弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均有弹力作用
D.口大底小的普通茶杯的侧壁对钢球有弹力作用,其余两种容器的侧壁对钢球均无弹力作用
4.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2 N的小球,小球处于静止状态时,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2 N,方向竖直向上
C.大小为2 N,方向垂直于斜面向上
D.由于未知形变大小,故无法确定弹力的方向和大小
5.下列选项中,物体A受力示意图正确的是( )
6.(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的大小成正比
B.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,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)单位长度时弹力的数值
能力综合练
一、选择题:
7.如图所示,一根弹簧的自由端B在未悬挂重物时指针正对刻度5,在弹性限度内,当挂上80 N重物时指针正对刻度45,若要指针正对刻度30,则所挂重物的重力是( )
A.40 N B.50 N
C.60 N D.因k值未知,无法计算
8.如图所示的装置中,三个相同的轻弹簧在未受力状态下的原长相等,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计.平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3,弹簧在弹性限度内,其大小关系是( )
A.L1=L2=L3 B.L1=L2<L3
C.L1=L3>L2 D.L3>L1>L2
9.两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示,开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力F作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则( )
A.b弹簧的伸长量也为L
B.b弹簧的伸长量为
C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为(1+)L
10.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B. C. D.
11.三个重力均为10 N的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q,用细线连接如图,其中a放在光滑的水平桌面上.开始时,p弹簧处于原长,木块都处于静止状态.现用水平力缓慢地向左拉p弹簧的左端,直到c木块刚好离开水平地面为止.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是(轻弹簧和细线的重量都忽略不计)( )
A.4 cm B.6 cm
C.8 cm D.10 cm
二、计算题:
12.一根轻弹簧,其弹力F的大小与长度x的关系如图8中的线段a和b所示.则:
(1)弹簧原长为多少?
(2)弹簧的劲度系数为多大?
(3)弹簧长度为6 cm(未超过弹性限度)时,弹力大小为多少?
13.如图所示,A、B是两个相同的轻质弹簧,原长l0=10 cm,劲度系数k=500 N/m,如果图中悬挂的两个物体质量均为m,现测得两个弹簧的总长为26 cm,则物体的质量m是多少?(取g=10 N/kg)
参考答案:
1.答案 B
2.答案 B解析 图A中a、b间无弹力,因为a、b无相互挤压,没有发生形变,故A错误.图B中a、b间有弹力,细绳偏离竖直方向,则a、b相互挤压,产生弹力,故B正确.假设图C中a、b间有弹力,a对b的弹力方向水平向右,b将向右滚动,而题设条件b是静止的,所以a、b间不存在弹力,故C错误.假设图D中a、b间有弹力,a对b的弹力垂直于斜面向上,b球不可能静止,故D错误.
3.答案 A解析 假设容器侧壁对钢球无弹力作用,则钢球受重力和容器底部对它的支持力作用,钢球仍将处于静止状态,故钢球与容器侧壁虽然接触但没有发生形变,容器侧壁对钢球无弹力作用.
我们也可以假设容器侧壁对钢球有弹力作用,作出各容器中钢球的受力示意图如图所示,可见三种情况均与钢球静止的题设条件相矛盾,所以原假设不成立,各容器的侧壁对钢球均无弹力作用,因此,本题正确选项为A.
4.答案 B解析 对小球进行受力分析可知,小球受重力、弹力的作用而处于静止状态,根据二力平衡条件可知,小球所受的弹力大小等于重力大小,即F=G=2 N,方向竖直向上,选项B正确.
5.答案 C解析 图A中重力方向应竖直向下,图B中弹力F2方向应指向半球形槽的球心,图D中小球还受墙壁的弹力作用,只有图C正确.
6.答案 ACD解析 在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律F=kx,A正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及形变量x无关,B错误,C正确;由胡克定律得k=,则可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值与k数值相等,D正确.
7.答案 B解析 根据胡克定律F=kx得,F1=k(L1-L0),F2=k(L2-L0),则=,即=,解得F2=50 N,选项B正确.
8.答案 A解析 在题图甲中,以下面小球为研究对象,由二力平衡可知,弹簧的弹力等于小球的重力G;在题图乙中,以小球为研究对象,由二力平衡条件得知,弹簧的弹力等于小球的重力G;在题图丙中,以任意一个小球为研究对象,由二力平衡可知,弹簧的弹力等于小球的重力G;所以平衡时各弹簧的弹力大小相等,即有F1=F2=F3,由F=kx知,L1=L2=L3,故选A.
9.答案 B解析 两根轻质弹簧串接在一起,弹力大小相等,根据胡克定律F=kx得F=k1L=k2L′,解得b弹簧的伸长量为L′=,故A错误,B正确;P端向右移动的距离等于两根弹簧伸长量之和,即为L+=(1+)L,C、D错误.
10.答案 C解析 由胡克定律有F=kx,式中x为弹簧形变量,设弹簧原长为l0,则有F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立方程组解得k=,C正确.
11.答案 C解析 对物块b受力分析可知,q弹簧初始时压缩量为:
Δx1== m=0.02 m=2 cm
对物块c受力分析可知,q弹簧末状态时伸长量为:
Δx2== m=0.02 m=2 cm
末状态下,对bc整体受力分析可知,细线对b向上的拉力大小为2mg,由于物块a平衡,所以p弹簧的弹力大小也为2mg,则末状态下p弹簧伸长量为:
Δx3== m=0.04 m=4 cm
由以上可知p弹簧左端向左移动的距离为:s=Δx1+Δx2+Δx3=8 cm. 故选C.
12.答案 (1)12 cm (2)2 500 N/m (3)150 N
解析 (1)弹力为0时,对应的弹簧长度为原长,
由题图知x0=12 cm.
(2)对线段b,根据胡克定律可知,劲度系数
k== N/m=2 500 N/m.
(3) 当弹簧长度为6 cm时,根据胡克定律可知,弹簧弹力大小为F=kx′=2 500×(12-6)×10-2 N=150 N.
13.答案 1 kg
解析 B弹簧弹力FB=mg,A弹簧弹力FA=2mg,
设两弹簧伸长量分别为xA、xB,
则FA=kxA,FB=kxB,
由题意xA+xB+2l0=0.26 m,
代入数据联立可得m=1 kg.
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