内容正文:
专题04 相互作用——力
4大高频考点
1. 重力
2. 弹力
3. 摩擦力
4. 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
考点1 重力
1.(2025-2026高一上·甘肃·期中)(多选)下列关于重力和重心的说法正确的是( )
A. 重力就是地球对物体的吸引力,因此重力的方向指向地心
B. 质量分布均匀、形状规则的物体,其重心不一定在物体上
C. 物体的质量越大,其所受的重力就越大
D. 一个物体的重心处可能不受重力的作用
【答案】BD
【详解】A.重力是地球对物体吸引力的一部分,重力的方向竖直向下,A错误;B.质量分布均匀、形状规则的物体,其重心在几何中心,但几何中心可能不在物体上,B正确;C.物体所受重力的大小除了与质量有关外,还与海拔、纬度等因素有关,C错误;D.重力作用于一个物体的各个部分,而重心可能不在物体上,因此物体的重心处可能不受重力的作用,D正确。故选BD。
2.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)在仰韶文化时期有一款“虚则欹、中则正、满则覆”的尖底瓶,它是古人们对重心知识的巧妙应用.下列有关重力与重心的说法正确的是( )
A. 瓶和水整体的重心位置可能会随瓶盛水的减少而变高
B. 瓶和水整体的重心位置一定会随瓶盛水的增加而变高
C. 如果把瓶由河南搬到云南,瓶所受重力不会发生改变
D. 瓶所受重力随瓶盛水的增加而变大
【答案】A
【详解】AB.瓶本身的重心位置不变,水比较少时,随着水的增加,整体的重心位置可能先降低然后再随着水的增加逐渐升高,故A正确,B错误;C.重力加速度大小与地理位置有关,根据,瓶所受重力会发生改变,故C错误;D.不管瓶盛水的多少,瓶本身重力不变,故D错误。故选A。
3.(2025-2026高一上·甘肃·期中)对于三大常见力,即重力、弹力、摩擦力的认识,下列说法正确的是( )
A. 地球对物体的重力作用在物体重心上
B. 物体受到弹力作用是因为自身发生了弹性形变
C. 两个运动物体的接触面上有可能产生静摩擦力
D. 人站在水平地面静止不动时,人对地面的压力就是人体受到的重力
【答案】C
【详解】地球对物体的各部分都有吸引,重心只是重力的等效作用点,A错误;物体受到弹力作用是因为与它接触的物体发生了弹性形变,该弹力可以使物体自身发生弹性形变,B错误;两个相对静止的运动物体有相对运动趋势时,接触面上有可能产生静摩擦力,C正确;重力和压力是不同性质的力,则人站在水平地面静止不动时,只能说人对地面的压力大小等于人体受到的重力大小,D错误.
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州兰州大学附属学校等多校·期中)如图为仰韶文化时期的欹器,《荀子·宥坐》曾记载“虚则欹、中则正、满则覆”,意思是空着的时候会稍微倾斜,装了一半水就会正,装满了水就会翻倒。下面关于欹器说法正确的( )
A. 静止时,每根绳的拉力方向与重力方向相反
B. 静止时,每根绳的拉力方向都沿着绳子
C. 欹器(包括水)的重力全部作用在重心上
D. 向空欹器缓慢注水直至翻倒的过程中,欹器(包括水)的重心位置逐渐升高
【答案】B
【详解】AB.根据弹力产生的条件可知轻绳对瓶子的拉力沿轻绳的收缩方向,即都沿着绳子,故A错误,B正确;C.欹器(包括水)的重心是其各部分所受重力的等效作用点,故C错误;D.向空欹器中缓慢注水直至翻倒的过程中,欹器(包括水)的重心位置先降低后升高,故D错误。故选B。
考点2 弹力
1.(2025-2026高一上·甘肃西北师范大学附属中学·期中)用弹簧测力计竖直悬挂一静止小球,下列说法正确的是( )
A. 小球对弹簧测力计的拉力就是小球所受的重力
B. 小球对弹簧测力计的拉力大小等于小球所受的重力大小
C. 小球所受拉力的施力物体是地球
D. 小球所受拉力的反作用力是重力
【答案】B
【详解】A.小球对弹簧测力计的拉力是弹力,其施力物体是小球,而重力的施力物体是地球,二者不是同一性质的力,故A错误;B.小球对弹簧测力计的拉力大小等于弹簧测力计对小球的拉力,由于小球是静止的,受力平衡,所以与小球所受的重力大小相等,故B正确;C.小球所受拉力的施力物体是弹簧,故C错误;D.小球所受拉力的反作用力是小球对弹簧的拉力,二者等大反向,故D错误。故选B。
2.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)(多选)如图所示,球或棒处于静止状态,则光滑接触面(点)对球或棒的弹力分析正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【详解】A.假设斜面对小球有弹力,则小球受到重力、地面向上的弹力和垂直斜面斜向下的弹力,三个力的合力不为零,则小球将向右滚动,与题意不符,故斜面对小球没有弹力,小球只受地面向上的弹力,故A错误;B.球与球相接触处的弹力方向垂直于过接触点的公切面(即在两球心的连线上),且指向受力物体A,球与面接触处的弹力方向过接触点垂直于接触面(即在接触点与球心的连线上),且指向A,故B正确;C.与地面接触点处弹力竖直向上,绳子的拉力也应竖直向上,故C正确;D.槽对杆的底端存在弹力,且方向应指向球心,故D错误。故选BC。
3.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)下面对于物体的受力情况描述正确的是( )
A. 图(1)光滑球静止在两夹板之间,小球受到两夹板的弹力作用
B. 图(2)竖直细线悬挂光滑小球在斜面上静止,斜面对小球可能有弹力
C. 图(3)A、B物体保持相对静止向右匀速,A、B间摩擦力与F大小相等
D. 图(4)对木块施加一沿斜面向上的拉力,木块静止,斜面对木块可能没有摩擦力
【答案】D
【详解】A.如图(1)光滑球静止在两夹板之间,只有下板有弹力,若上板也有弹力,小球不能静止,故A错误;B.如图(2)用竖直细线将光滑小球吊起,搁在斜面上,绳子处于竖直,根据平衡条件知,绳的拉力和重力等大反向,斜面没有弹力,故B错误;C.如图(3)A、B两物体叠放,在水平外力F的作用下共同做匀速直线运动,由平衡条件可知,A物体重力和支持力平衡,A、B间无摩擦力,故C错误;D.如图(4)某人对木块施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用,木块保持静止不动,若拉力与重力分力的大小相等,斜面对木块没有摩擦力,故D正确。故选D。
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)(多选)如图所示,一轻质弹簧下端固定在水平面上,上端放一个质量为的物块A,物块A静止后弹簧长度为;若在物块A上端再放一个质量为m的物块B,静止后弹簧长度为。弹簧始终处于弹性限度内,已知重力加速度为g。则( )
A. 弹簧的劲度系数为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 弹簧的原长为
D. 弹簧的原长为
【答案】BD
【详解】AB.由题意可知,放上B后弹簧压缩量为可得弹簧的劲度系数为,选项A错误,B正确;CD.只放物块A时则可得原长,C错误,D正确。故选BD。
5.(2025-2026高一上·甘肃兰州第一中学·期中)某瑜伽运动员在水平地面上以如图所示的姿势保持身体平衡,则下列说法正确的是( )
A. 运动员一定受到摩擦力
B. 运动员受到的支持力和重力是一对平衡力
C. 运动员对地面的压力就是重力
D. 运动员受到的支持力是由于手掌形变产生的
【答案】B
【详解】A.运动员在水平地面上处于平衡状态,只受到重力和地面对运动员的支持力,故A错误;B.运动员受到的支持力和重力是一对平衡力,故B正确;C.运动员对地面的压力是由于手的形变产生的弹力,不是重力,故C错误;D.运动员受到的支持力是由于地面形变而产生的,故D错误。故选B。
6.(2025-2026高一上·甘肃兰州兰州大学附属学校等多校·期中)下列物体均处于静止状态,关于弹力F的方向,描述正确的是( )
A. 图1中,弯曲的竹竿支撑着小球,竹竿对小球的弹力方向沿着竹竿斜向上
B. 图2中,静止在粗糙斜面上的木箱,木箱受到的弹力垂直斜面向上
C. 图3中,用固定在天花板上的绳拉住光滑斜面上的小球,小球对斜面的压力竖直向下
D. 图4中,靠墙放置的铁棍,水平地面对铁棍的弹力方向沿着铁棍斜向上
【答案】B
【详解】A.图1中,物体均处于静止状态,受重力和弹力,弯曲的竹竿支撑着小球,可知竹竿对小球的弹力方向竖直向上,故A错误;B.图2中,静止在粗糙斜面上的木箱,木箱受到的弹力垂直斜面向上,故B正确;C.图3中,用固定在天花板上的绳拉住光滑斜面上的小球,小球对斜面的压力垂直斜面向下,故C错误;D.图4中,靠墙放置的铁棍,水平地面对铁棍的弹力方向竖直向上,故D错误。故选B。
7.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,两根相同的轻弹簧、,劲度系数皆为。悬挂的重物的质量分别为、。取,则平衡时弹簧、的伸长量分别为( )
A. 30cm、20cm
B. 20cm、30cm
C. 15cm、10cm
D. 10cm、15cm
【答案】A
【详解】对进行受力分析,受重力和弹簧的拉力处于平衡状态,根据胡克定律和平衡条件有解得弹簧的伸长量 对、整体进行受力分析,整体受总重力和弹簧的拉力处于平衡状态,根据胡克定律和平衡条件有解得弹簧 伸长量故选A。
8.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)下列有关力的说法正确的是( )
A. 静止的物体不会受到滑动摩擦力
B. 物体对地面的压力就是物体的重力
C. 两物体间有摩擦力时,一定有弹力,且两者方向互相垂直
D. 物体间的摩擦力大小与弹力大小成正比
【答案】C
【详解】A.滑动摩擦力产生条件为接触面粗糙、两物体接触且挤压(存在弹力)、两物体间有相对滑动。静止的物体也可受到滑动摩擦力,例如木块在静止的桌面滑动时,桌面静止但受到木块施加的滑动摩擦力,故A错误;B.物体对地面的压力是弹力,施力物体是该物体,受力物体是地面;重力是地球对物体的吸引力的分力,施力物体是地球,受力物体是该物体,二者是不同性质的力,仅在水平地面物体无竖直方向其他外力时大小近似相等,不能说“就是”,故B错误;C.弹力是摩擦力产生的必要条件之一,因此两物体间有摩擦力时一定有弹力;弹力方向垂直于接触面指向受力物体,摩擦力方向沿接触面切线方向,二者方向互相垂直,故C正确;D.只有滑动摩擦力大小满足,与弹力大小成正比,静摩擦力大小随外力变化,与弹力大小无直接正比关系,故D错误。故选C。
9.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为、,它们一端固定在质量为m的物体上,另一端分别固定在Q、P上,当物体平衡时上面的弹簧处于原长,若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变,且弹簧均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体比第一次平衡时的位置下降了x,则x为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】根据题意,设物块质量为时,弹簧的形变量为,由平衡条件有设物块质量为时,物块下降高度为,则弹簧的形变量为,则弹簧的形变量为,由平衡条件有联立解得故选A。
10.(2025-2026高一上·甘肃·期中)关于这四个光滑球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A. 甲球受到两个弹力的作用
B. 乙球受到两个弹力的作用
C. 丙球受到两个弹力的作用
D. 丁球受到两个弹力的作用
【答案】C
【详解】A.甲球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力,斜面没有给其弹力,如果有的话球不会静止,A错误;B.乙球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力,与乙接触的球不会给乙弹力,如果有的话乙球不会静止,B错误;C.丙球受重力,圆面给它的指向圆心的弹力和与它接触的小球给它的沿他们圆心连线向左的弹力,如果它接触的小球不给它沿他们圆心连线向左的弹力的话它不能保持静止状态,故丙球受两个弹力的作用,C正确;D.丁球受重力和绳子给它的竖直向上的拉力,倾斜的绳子不会给它拉力的作用,如果有的话小球不能保持平衡状态,故丁球只受一个向上的弹力,D错误。故选C。
考点3 摩擦力
1.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即、和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中,若撤去,则木块受到的摩擦力为( )
A. 10N,方向向左
B. 6N,方向向右
C. 2N,方向向右
D. 0
【答案】C
【详解】木块开始时在水平方向受三个力而平衡,所受的静摩擦力为物体处于静止状态,则说明物体受到的最大静摩擦力大于等于8N;撤去后,由于,小于8N,故物体仍能处于平衡,故合力一定是0,摩擦力为2N,方向向右。故选C。
2.(2025-2026高一上·甘肃平凉·期中)如图,弹性绳一端系于A点,刚好穿过固定在A处正下方B处的两个光滑小轮,另一端与套在粗糙水平杆上的小球相连,弹性绳原长恰好等于AB间距。小球从图示位置由静止释放,弹性绳始终遵循胡克定律,则小球向右运动过程中受到的滑动摩擦力大小( )
A. 不断增加
B. 不断减小
C. 始终不变
D. 先增加后减小
【答案】C
【详解】设动摩擦力因数为,B点与杆间距为d,弹性绳与杆夹角为,小球向右运动过程中受到的滑动摩擦力,若弹力在竖直方向的分力大于小球的重力有若弹力在竖直方向的分力小于小球的重力有均是定值。故选C。
3.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)如图,铁制的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上处于静止状态。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A. 磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
B. 棋子所受到的摩擦力大小等于棋子的重力
C. 棋子对棋盘的弹力是由棋盘形变引起的
D. 相同质量的棋子所受的摩擦力可能不相同
【答案】B
【详解】ABD.根据竖直方向上二力平衡知即摩擦力与磁性无关,相同质量的棋子所受的摩擦力相同,故AD错误,B正确;C.棋子对棋盘的弹力是由棋子形变引起的,故C错误;故选B。
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州第一中学·期中)小丽去楼下超市里买瓶油,妈妈叮嘱小丽回来的时候一定要握紧油瓶,为使问题简化,在小丽拿油瓶回来的过程中,将油瓶的复杂运动简化为水平方向的匀速直线运动,且瓶身始终处于竖直方向并与手没有相对滑动,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 油瓶受与水平运动方向相反的滑动摩擦力作用
B. 油瓶受竖直向上的滑动摩擦力作用
C. 妈妈叮嘱小丽要紧握油瓶,是为了增大油瓶受到的最大静摩擦力
D. 小丽手握得越紧,油瓶受到的静摩擦力越大
【答案】C
【详解】AB.由平衡可知,油瓶受竖直向上的进摩擦力作用,AB错误;CD.紧握油瓶,增大弹力,为了增大手与油瓶间的最大静摩擦力,而静摩擦力与重力平衡,保持不变,C正确,D错误。故选C。
5.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到注满为止,此过程中容器始终保持静止,则下列说法正确的是( )
A. 容器受到的摩擦力不断减小
B. 容器受到的摩擦力不变
C. 水平力F必须逐渐增大
D. 水平力F可能不变
【答案】D
【详解】AB.容器始终静止,竖直方向受力平衡:静摩擦力与容器和水的总重力等大反向。注水过程中总重力不断增大,因此容器受到的静摩擦力也随之不断增大,故AB错误;CD.墙面能提供的最大静摩擦力和正压力成正比,正压力等于水平力F。只要初始设定的F足够大,使得注满水后的总重力仍然小于此时F对应的最大静摩擦力,容器就可以保持静止,因此整个过程中水平力F不需要增大,是可以保持不变的,并非“必须逐渐增大”,故C错误,D正确。故选D。
6.(2025-2026高一上·甘肃西北师范大学附属中学·期中)(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则以下结论正确的是( )
A. 木块受到竖直向下的滑动摩擦力
B. 木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑
C. 木块与墙壁之间的动摩擦因数为
D. 木块与墙壁之间的动摩擦因数为
【答案】BD
【分析】【详解】AB.木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力,阻碍木块下滑,A错误,B正确;CD.分析木块受力如图所示 由平衡条件可得FN=F1,Ff=G+F2又Ff=μFN,以上三式联立可解得μ=故C错误,D正确。故选BD。
7.(2025-2026高一上·甘肃·期中)如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4 cm,作用在A上的水平推力F=12 N,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200 N/m,重力加速度g取10 m/s2,现撤去推力F(撤去推力F瞬间,可认为弹簧弹力保持不变),则( )
A. 撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4 N,方向向右
B. 撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8 N,方向向右
C. 撤去推力F后瞬间,地面受木块A的摩擦力大小是6 N,方向向左
D. 撤去推力F后瞬间,地面受木块B的摩擦力大小是10 N,方向向左
【答案】C
【详解】A.A的最大静摩擦力弹簧的弹力8N由题知故A处于静止状态,则有方向向左,故A错误;B.B的最大静摩擦力由题知故B处于静止状态,则有方向向左,故B错误;C.撤去推力F后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为,大于A的最大静摩擦力,可知A会滑动,故A受到的摩擦力为滑动摩擦力方向向右,由牛顿第三定律可知,地面受木块A的摩擦力大小是6N,方向向左,故C正确;D.撤去推力F后瞬间,弹簧的弹力不变,仍为F弹=8N,小于B的最大静摩擦力,可知B仍处于静止状态,对B分析,可得木块B所受摩擦力大小为方向向左,由牛顿第三定律可知,地面受木块B的摩擦力大小为8N,方向向右,故D错误。故选C。
8.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,质量为的物块,放置在水平地面上,现对物块施加水平向右的拉力,当拉力时,物块静止;当拉力时,物块恰好做匀速直线运动,重力加速度,求:
(1)物块在的拉力作用下受到的摩擦力的大小及方向;
(2)物块与地面间的动摩擦因数.
【答案】(1) 8N,方向:水平向左;(2)
【详解】(1)时物块静止,则:方向:水平向左.
(2)匀速时:解得:
9.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)质量为m=3kg的物块放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.5,现对物块同时施加方向相反的水平力F1、F2,大小分别为F1=12N,F2=20N,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物块所受的摩擦力大小和方向;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小和方向;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小和方向。
【答案】(1),方向水平向右 (2),方向水平向左 (3),方向水平向右
【讲解】(1) 物块与水平地面间的最大静摩擦力为由于可知物块处于静止状态,所以物块所受的摩擦力大小方向水平向右。
(2) 若撤去,由于可知物块处于静止状态,所以物块所受的摩擦力大小为方向水平向左。
(3) 若撤去,由于可知物块向左运动,物块所受的摩擦力大小为方向水平向右。
10.(2025-2026高一上·甘肃平凉·期中)如图所示,一质量为的木板放在水平桌面上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连接木板,另一端系一质量为的沙袋。初始时,手托住沙袋,使轻绳恰好绷直。已知木板与水平桌面之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为。
(1)由静止释放沙袋,通过计算判断木板能否运动;
(2)现将几本完全相同的书放在木板上,每本书的质量为,由静止释放沙袋:
a、 当木板上放10本书时,求桌面对木板的摩擦力大小;
b、若要使木板不发生滑动,至少要在木板上放几本书?
【答案】(1)能 (2)a、10N,b、6
【讲解】(1) 由静止释放沙袋,假设木板不动。设轻绳拉力为,木板与桌面间的最大静摩擦力为分析沙袋和木板受力有由上因为故假设不成立,木板将向右运动
(2) a、当木板上放10本书时,假设木板不动。设此时木板与桌面间的最大静摩擦力为,桌面对木板的摩擦力大小为,分析沙袋和木板受力,有, 判断得,故假设成立,分析木板受力得 b、设放本书,木板恰好不滑动,设此时木板与桌面间最大静摩擦力为,分析木板受力有,联立解得 至少放6本书。
考点4 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.(2025-2026高一上·甘肃·期中)某实验小组用如图甲所示装置测量弹簧的劲度系数,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置。以弹簧的弹力F为纵轴、弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系,作出图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数为0.4 N/m
B. 弹簧的弹力为2.0 N时,弹簧的长度一定是15.0 cm
C. 实验中若未考虑到弹簧自身重力的影响,可能导致弹簧劲度系数的测量结果偏大
D. 实验中若未注意到刻度尺偏离竖直方向,可能导致弹簧劲度系数的测量结果偏小
【答案】D
【详解】A.根据胡克定律有所以图像的斜率表示弹簧的劲度系数,则有 ,故A错误;B.由图乙可知,弹簧的原长为,当弹簧的弹力为2.0N时,如果弹簧是伸长的,由胡克定律可知解得此时弹簧的长度为如果弹簧是压缩的,由胡克定律可知解得此时弹簧的长度为,故B错误;C.根据胡克定律有实验中若未考虑弹簧在自身重力下的形变量,不会影响图像的斜率,所以弹簧劲度系数的测量结果不变,故C错误;D.实验中若未注意到刻度尺偏离竖直方向,可能导致弹簧的伸长量偏大,从而使弹簧的劲度系数的测量结果偏小,故D正确。故选D。
2.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。
(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持 状态。
(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线,由此图线可得该弹簧的原长 cm,劲度系数 N/m。
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度 cm。
【答案】(1)竖直 (2)① ② (3)
【讲解】(1) 题详解: 因为弹簧自身有重力作用,测量弹簧原长时应使弹簧保持竖直状态,在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态;
(2) 题详解: [1]从题图(b)中可以看出,当外力为零时,弹簧的长度为4 cm,即弹簧的原长为[2]从图中可得当时,弹簧的长度为8 cm,形变量为所以劲度系数为
(3) 题详解: 从题图(c)中可得弹簧的弹力为,所以从题图(b)中可以找出当时,弹簧的长度为
3.(2025-2026高一上·甘肃·期中)某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验时,将弹簧上端固定在铁架台上端的水平横梁上,弹簧竖直,下端悬挂钩码,用刻度尺测量弹簧的长度。
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的刻度,该刻度为 cm,图乙是在弹簧下端悬挂50g钩码后指针所指的刻度,该刻度为 cm,此时弹簧的伸长量为 cm。
(2)若重力加速度g取,弹簧的劲度系数为 N/m。(结果保留两位有效数字)
(3)图丙是该小组同学描绘的弹簧的伸长量与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是 。
【答案】① 8.71 .72 .73 .74 ② 14.65 .66 .67 .68 ③ 5.91 .92 .93 .94 .95 .96 .97 ④ 8.2 .3 ⑤ 钩码重力超过弹簧弹性限度
【详解】
(1)[1]由图可知,图甲中示数为8.73cm,考虑到估读,8.71cm至8.74cm均算正确;[2]图乙中示数为14.66cm,考虑到估读,14.65cm至14.68cm均算正确;[3]此时弹簧的伸长量为5.91cm至5.97cm均算正确;
(2)[4]弹簧的劲度系数为、均算正确;
(3)[5]弹簧的伸长量与弹力F的关系图线中,AB段明显偏离直线OA的主要原因是钩码重力超过了弹簧的弹性限度。
4.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)(多选)某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)在实验中,以下说法正确的是 (填正确答案标号)。
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,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态时读数
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,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等
(2)如图乙所示,是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图,由图可知,弹簧的劲度系数是 N/m。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)AB (2)2.5×102
【讲解】(1) A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,否则弹簧会损坏,故A正确;B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要保证弹簧位于竖直位置,使钩码的重力等于弹簧的弹力,要待钩码平衡时再读数,故B正确;C.弹簧的长度不等于弹簧的伸长量,伸长量等于弹簧的长度减去原长,故C错误;D.应该用同一个弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出弹力与形变量成正比,故D错误。故选AB。
(2) 根据胡克定律F=kx图像的斜率结合F﹣x函数斜率的含义,图像斜率表示劲度系数,劲度系数k=k0=2.5×102N/m
5.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)某实验小组做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。
(1)张同学将不同数量的钩码挂在竖直轻弹簧的下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码受到的重力与弹簧长度的关系图像,如图甲所示。由该图线可得该弹簧的原长为 cm,劲度系数为 。
(2)王同学将该弹簧制成一把弹簧秤,当弹簧秤的示数如图乙所示时,该弹簧的长度为 cm。
【答案】(1)① 10 ② 200 (2)11.5
【讲解】(1) [1]弹簧下端未挂钩码时的长度为原长,由图可知,弹簧原长为;[2]由图甲可知,弹簧下端所挂钩码的重力为时弹簧的长度为,故
(2) 由图乙可知,弹簧的弹力为所以,弹簧的伸长量为故弹簧的长度为
6.(2025-2026高一上·甘肃兰州第六十一中学·期中)(多选)某研究性学习小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)关于该实验,下列说法正确的是( )
A. 所挂钩码不宜过多,以免弹簧超出它的弹性限度
B. 用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
C. 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于静止状态
(2)该组同学在做实验时,依次在弹簧下端挂上钩码,指针对应毫米刻度尺如图乙所示,此时指针示数为 cm。
(3)在以弹簧弹力为横轴F、指针对应刻度l为纵轴的坐标系中,得到图像如图丙所示,请根据图像分析并得出弹簧的劲度系数 N/m。
【答案】(1)AC (2)13.70 (3)50
【讲解】(1) A.所挂钩码不宜过多,以免弹簧超出它的弹性限度,故A正确;B.用刻度尺测得弹簧的长度减去弹簧的原长等于弹簧的伸长量,故B错误;C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于静止状态,故C正确。故选AC。
(2) 图中毫米刻度尺的分度值为1mm,由图乙可知此时指针示数为13.70cm。
(3) 设弹簧的原长为,根据胡克定律可得可得可知图像的斜率为m/N=m/N解得弹簧的劲度系数为50N/m
试卷第1页,共3页
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考点1重力
1.【答案】BD
2.【答案】A
3.【答案】c
4.【答案】B
考点2弹力
1.【答案】B
2.【答案】BC
3.【答案】D
4.【答案】BD
5.【答案】B
6.【答案】B
7.【答案】A
8.【答案】C
9.【答案】A
10.【答案】C
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专题04相互作用一一力
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考点3摩擦力
1.【答案】c
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】c
5.【答案】D
6.【答案】BD
7.【答案】C
8.【答案】(1)8N,方向:水平向左;(2μ=0.4
9.【答案】(1)8N,方向水平向右
(2)12N,方向水平向左
(3)15N,方向
水平向右
10.【答案】(1)能
(2)a、10N,b、6
2》
考点4实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.【答案】D
2.【答案】(1)竖直
(2)①4
②50
(3)10
3.【答案】①8.71.72.73.74
②14.65.66.67.68
③5.91.92.93.94.95.96.97
④
8.2.3
⑤钩码重力超过弹簧弹性限度
4.【答案】(1)AB
(2)2.5×102
5.【答案】(1)①10
②200
(2)11.5
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6.【答案】(1)AC
(2)13.70
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(3)50
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专题04 相互作用——力
4大高频考点
1. 重力
2. 弹力
3. 摩擦力
4. 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
考点1 重力
1.(2025-2026高一上·甘肃·期中)(多选)下列关于重力和重心的说法正确的是( )
A. 重力就是地球对物体的吸引力,因此重力的方向指向地心
B. 质量分布均匀、形状规则的物体,其重心不一定在物体上
C. 物体的质量越大,其所受的重力就越大
D. 一个物体的重心处可能不受重力的作用
2.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)在仰韶文化时期有一款“虚则欹、中则正、满则覆”的尖底瓶,它是古人们对重心知识的巧妙应用.下列有关重力与重心的说法正确的是( )
A. 瓶和水整体的重心位置可能会随瓶盛水的减少而变高
B. 瓶和水整体的重心位置一定会随瓶盛水的增加而变高
C. 如果把瓶由河南搬到云南,瓶所受重力不会发生改变
D. 瓶所受重力随瓶盛水的增加而变大
3.(2025-2026高一上·甘肃·期中)对于三大常见力,即重力、弹力、摩擦力的认识,下列说法正确的是( )
A. 地球对物体的重力作用在物体重心上
B. 物体受到弹力作用是因为自身发生了弹性形变
C. 两个运动物体的接触面上有可能产生静摩擦力
D. 人站在水平地面静止不动时,人对地面的压力就是人体受到的重力
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州兰州大学附属学校等多校·期中)如图为仰韶文化时期的欹器,《荀子·宥坐》曾记载“虚则欹、中则正、满则覆”,意思是空着的时候会稍微倾斜,装了一半水就会正,装满了水就会翻倒。下面关于欹器说法正确的( )
A. 静止时,每根绳的拉力方向与重力方向相反
B. 静止时,每根绳的拉力方向都沿着绳子
C. 欹器(包括水)的重力全部作用在重心上
D. 向空欹器缓慢注水直至翻倒的过程中,欹器(包括水)的重心位置逐渐升高
考点2 弹力
1.(2025-2026高一上·甘肃西北师范大学附属中学·期中)用弹簧测力计竖直悬挂一静止小球,下列说法正确的是( )
A. 小球对弹簧测力计的拉力就是小球所受的重力
B. 小球对弹簧测力计的拉力大小等于小球所受的重力大小
C. 小球所受拉力的施力物体是地球
D. 小球所受拉力的反作用力是重力
2.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)(多选)如图所示,球或棒处于静止状态,则光滑接触面(点)对球或棒的弹力分析正确的是( )
A. B.
C. D.
3.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)下面对于物体的受力情况描述正确的是( )
A. 图(1)光滑球静止在两夹板之间,小球受到两夹板的弹力作用
B. 图(2)竖直细线悬挂光滑小球在斜面上静止,斜面对小球可能有弹力
C. 图(3)A、B物体保持相对静止向右匀速,A、B间摩擦力与F大小相等
D. 图(4)对木块施加一沿斜面向上的拉力,木块静止,斜面对木块可能没有摩擦力
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)(多选)如图所示,一轻质弹簧下端固定在水平面上,上端放一个质量为的物块A,物块A静止后弹簧长度为;若在物块A上端再放一个质量为m的物块B,静止后弹簧长度为。弹簧始终处于弹性限度内,已知重力加速度为g。则( )
A. 弹簧的劲度系数为
B. 弹簧的劲度系数为
C. 弹簧的原长为
D. 弹簧的原长为
5.(2025-2026高一上·甘肃兰州第一中学·期中)某瑜伽运动员在水平地面上以如图所示的姿势保持身体平衡,则下列说法正确的是( )
A. 运动员一定受到摩擦力
B. 运动员受到的支持力和重力是一对平衡力
C. 运动员对地面的压力就是重力
D. 运动员受到的支持力是由于手掌形变产生的
6.(2025-2026高一上·甘肃兰州兰州大学附属学校等多校·期中)下列物体均处于静止状态,关于弹力F的方向,描述正确的是( )
A. 图1中,弯曲的竹竿支撑着小球,竹竿对小球的弹力方向沿着竹竿斜向上
B. 图2中,静止在粗糙斜面上的木箱,木箱受到的弹力垂直斜面向上
C. 图3中,用固定在天花板上的绳拉住光滑斜面上的小球,小球对斜面的压力竖直向下
D. 图4中,靠墙放置的铁棍,水平地面对铁棍的弹力方向沿着铁棍斜向上
7.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,两根相同的轻弹簧、,劲度系数皆为。悬挂的重物的质量分别为、。取,则平衡时弹簧、的伸长量分别为( )
A. 30cm、20cm
B. 20cm、30cm
C. 15cm、10cm
D. 10cm、15cm
8.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)下列有关力的说法正确的是( )
A. 静止的物体不会受到滑动摩擦力
B. 物体对地面的压力就是物体的重力
C. 两物体间有摩擦力时,一定有弹力,且两者方向互相垂直
D. 物体间的摩擦力大小与弹力大小成正比
9.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为、,它们一端固定在质量为m的物体上,另一端分别固定在Q、P上,当物体平衡时上面的弹簧处于原长,若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变,且弹簧均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体比第一次平衡时的位置下降了x,则x为( )
A.
B.
C.
D.
10.(2025-2026高一上·甘肃·期中)关于这四个光滑球的受力情况,下列说法中正确的是( )
A. 甲球受到两个弹力的作用
B. 乙球受到两个弹力的作用
C. 丙球受到两个弹力的作用
D. 丁球受到两个弹力的作用
考点3 摩擦力
1.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即、和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中,若撤去,则木块受到的摩擦力为( )
A. 10N,方向向左
B. 6N,方向向右
C. 2N,方向向右
D. 0
2.(2025-2026高一上·甘肃平凉·期中)如图,弹性绳一端系于A点,刚好穿过固定在A处正下方B处的两个光滑小轮,另一端与套在粗糙水平杆上的小球相连,弹性绳原长恰好等于AB间距。小球从图示位置由静止释放,弹性绳始终遵循胡克定律,则小球向右运动过程中受到的滑动摩擦力大小( )
A. 不断增加
B. 不断减小
C. 始终不变
D. 先增加后减小
3.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)如图,铁制的棋盘竖直放置,每个棋子都是一个小磁铁,能吸在棋盘上处于静止状态。不计棋子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A. 磁性越强的棋子所受的摩擦力越大
B. 棋子所受到的摩擦力大小等于棋子的重力
C. 棋子对棋盘的弹力是由棋盘形变引起的
D. 相同质量的棋子所受的摩擦力可能不相同
4.(2025-2026高一上·甘肃兰州第一中学·期中)小丽去楼下超市里买瓶油,妈妈叮嘱小丽回来的时候一定要握紧油瓶,为使问题简化,在小丽拿油瓶回来的过程中,将油瓶的复杂运动简化为水平方向的匀速直线运动,且瓶身始终处于竖直方向并与手没有相对滑动,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 油瓶受与水平运动方向相反的滑动摩擦力作用
B. 油瓶受竖直向上的滑动摩擦力作用
C. 妈妈叮嘱小丽要紧握油瓶,是为了增大油瓶受到的最大静摩擦力
D. 小丽手握得越紧,油瓶受到的静摩擦力越大
5.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到注满为止,此过程中容器始终保持静止,则下列说法正确的是( )
A. 容器受到的摩擦力不断减小
B. 容器受到的摩擦力不变
C. 水平力F必须逐渐增大
D. 水平力F可能不变
6.(2025-2026高一上·甘肃西北师范大学附属中学·期中)(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图所示。现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则以下结论正确的是( )
A. 木块受到竖直向下的滑动摩擦力
B. 木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑
C. 木块与墙壁之间的动摩擦因数为
D. 木块与墙壁之间的动摩擦因数为
7.(2025-2026高一上·甘肃·期中)如图所示,木块A、B质量分别为3kg和5kg,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。初始状态A、B间的轻弹簧被压缩了4 cm,作用在A上的水平推力F=12 N,系统静止不动。已知弹簧的劲度系数为200 N/m,重力加速度g取10 m/s2,现撤去推力F(撤去推力F瞬间,可认为弹簧弹力保持不变),则( )
A. 撤去推力F前,木块A所受摩擦力大小是4 N,方向向右
B. 撤去推力F前,木块B所受摩擦力大小是8 N,方向向右
C. 撤去推力F后瞬间,地面受木块A的摩擦力大小是6 N,方向向左
D. 撤去推力F后瞬间,地面受木块B的摩擦力大小是10 N,方向向左
8.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)如图所示,质量为的物块,放置在水平地面上,现对物块施加水平向右的拉力,当拉力时,物块静止;当拉力时,物块恰好做匀速直线运动,重力加速度,求:
(1)物块在的拉力作用下受到的摩擦力的大小及方向;
(2)物块与地面间的动摩擦因数.
9.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)质量为m=3kg的物块放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.5,现对物块同时施加方向相反的水平力F1、F2,大小分别为F1=12N,F2=20N,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物块所受的摩擦力大小和方向;
(2)若撤去F2,则此时物块所受的摩擦力大小和方向;
(3)若撤去F1,则此时物块所受的摩擦力大小和方向。
10.(2025-2026高一上·甘肃平凉·期中)如图所示,一质量为的木板放在水平桌面上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连接木板,另一端系一质量为的沙袋。初始时,手托住沙袋,使轻绳恰好绷直。已知木板与水平桌面之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为。
(1)由静止释放沙袋,通过计算判断木板能否运动;
(2)现将几本完全相同的书放在木板上,每本书的质量为,由静止释放沙袋:
a、 当木板上放10本书时,求桌面对木板的摩擦力大小;
b、若要使木板不发生滑动,至少要在木板上放几本书?
考点4 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.(2025-2026高一上·甘肃·期中)某实验小组用如图甲所示装置测量弹簧的劲度系数,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置。以弹簧的弹力F为纵轴、弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系,作出图像,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 弹簧的劲度系数为0.4 N/m
B. 弹簧的弹力为2.0 N时,弹簧的长度一定是15.0 cm
C. 实验中若未考虑到弹簧自身重力的影响,可能导致弹簧劲度系数的测量结果偏大
D. 实验中若未注意到刻度尺偏离竖直方向,可能导致弹簧劲度系数的测量结果偏小
2.(2025-2026高一上·甘肃白银第一中学·期中)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。
(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持 状态。
(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线,由此图线可得该弹簧的原长 cm,劲度系数 N/m。
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度 cm。
3.(2025-2026高一上·甘肃·期中)某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验时,将弹簧上端固定在铁架台上端的水平横梁上,弹簧竖直,下端悬挂钩码,用刻度尺测量弹簧的长度。
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的刻度,该刻度为 cm,图乙是在弹簧下端悬挂50g钩码后指针所指的刻度,该刻度为 cm,此时弹簧的伸长量为 cm。
(2)若重力加速度g取,弹簧的劲度系数为 N/m。(结果保留两位有效数字)
(3)图丙是该小组同学描绘的弹簧的伸长量与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是 。
4.(2025-2026高一上·甘肃张掖民乐县第一中学·期中)(多选)某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)在实验中,以下说法正确的是 (填正确答案标号)。
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,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态时读数
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,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等
(2)如图乙所示,是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图,由图可知,弹簧的劲度系数是 N/m。(结果保留2位有效数字)
5.(2025-2026高一上·甘肃兰州第二中学·期中)某实验小组做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。
(1)张同学将不同数量的钩码挂在竖直轻弹簧的下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码受到的重力与弹簧长度的关系图像,如图甲所示。由该图线可得该弹簧的原长为 cm,劲度系数为 。
(2)王同学将该弹簧制成一把弹簧秤,当弹簧秤的示数如图乙所示时,该弹簧的长度为 cm。
6.(2025-2026高一上·甘肃兰州第六十一中学·期中)(多选)某研究性学习小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中,设计了如图甲所示的实验装置。
(1)关于该实验,下列说法正确的是( )
A. 所挂钩码不宜过多,以免弹簧超出它的弹性限度
B. 用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
C. 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于静止状态
(2)该组同学在做实验时,依次在弹簧下端挂上钩码,指针对应毫米刻度尺如图乙所示,此时指针示数为 cm。
(3)在以弹簧弹力为横轴F、指针对应刻度l为纵轴的坐标系中,得到图像如图丙所示,请根据图像分析并得出弹簧的劲度系数 N/m。
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