高中物理第三章相互作用3.2弹力同步测试含解析新人教版必修089

3．2 弹力
(10分钟，10分)
1．物体A受到外力作用发生弹性形变时，发生形变的物体A对使它发生形变的物体B 产生弹力作用，下列说法中正确的是( )
A．物体A先发生形变，后产生弹力
B．物体A先产生弹力，后发生形变
C．弹力和形变是同时产生，同时变化的
D．物体A由于形变而对物体B产生了弹力作用
【答案】CD
【解析】弹力和弹性形变同时产生，所以选项C正确，AB错误；物体A对物体B产生了弹力作用是因为物体A发生了形变，所以选项D正确．
2.
如图所示，物体A静止在斜面B上．下列说法正确的是( )
A．斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的
B．物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的
C．斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的
D．物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相同的
【答案】CD
3．如图所示，一匀质木棒斜靠在竖直墙壁上保持静止，下列选项中关于木棒所受的弹力的示意图正确的是( )
【答案】C
【解析】木棒的下端与水平地面接触，接触面为水平地面，故弹力的方向应该与水平地面垂直，木棒的上端与墙壁接触，故弹力的方向和墙壁垂直，所以选项C正确．4．探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N重物时，弹簧长度为0.16 m，悬挂20 N重物时，弹簧长度为0.18 m，则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为( ) A．L0＝0.02 m k＝500 N/m
B．L0＝0.10 m k＝500 N/m
C．L0＝0.02 m k＝250 N/m
D．L0＝0.10 m k＝250 N/m
【答案】D
【解析】由F＝kx可得15 N＝k(0.16－L0)
20 N＝k(0.18－L0)，解得L0＝0.10 m，
k＝250 N/m.故D正确．
(20分钟，30分)
知识点一
弹性形变和弹力
1．下列关于弹力的叙述中错误的是( )
A．压力、拉力、支持力都是弹力
B．压力和支持力的方向总是垂直于接触面
C．轻绳、轻杆上产生的弹力的方向总是在沿绳、杆的直线上
D．轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不沿杆
【答案】C
【解析】弹力包括压力、拉力、支持力，其中绳的拉力总沿绳收缩的方向，压力、支持力的方向总与接触面垂直，故A、B正确；杆不同于绳，杆可以发生拉伸形变、压缩形变和弯曲形变，所以杆的弹力方向不一定沿杆，要具体问题具体分析，C错误，D正确．2．关于弹性形变概念的理解，下列说法正确的是( )
A．物体体积的改变叫弹性形变
B．一根铁丝用力弯曲后的形变叫弹性形变
C．物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫弹性形变
D．物体在外力作用后的长度改变叫做弹性形变
【答案】C
【解析】物体发生形变后无外力作用时能够恢复原状的形变叫做弹性形变，故C正确．3．如图所示，a的质量是2 kg，b的质量是1 kg.设接触面是光滑的，a和b都静止不动，其中a受两个或两个以上弹力的有( )
【答案】CD
【解析】A项中a受地面的支持力；B项中a受地面的支持力；C项中a受地面支持力和b的压力；D项中a受地面支持力和绳的拉力．故C、D项中a受两个弹力作用．
知识点二
几种弹力
4．一个长度为L的轻弹簧，将其上端固定，下端挂一个质量为m的小球时，轻弹簧的总长度变为2L.现将两个这样的轻弹簧按如图所示方式连接，A小球的质量为m，B小球的质量为2m，则两小球平衡时，B小球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小，且轻弹簧都在弹性限度范围内)( )
A．4L B．5L
C．6L D．7L
【答案】D
【解析】挂一个质量为m的小球时，轻弹簧的总长度变为2L，即伸长L，劲度系数k＝mg/L.若两个小球如题图所示悬挂，则下面的轻弹簧伸长2L，上面的轻弹簧受力3mg，伸长3L，则轻弹簧的总长为L＋L＋2L＋3L＝7L，故选项D正确．
5．在半球形光滑容器内，放置一细杆，如图所示，细杆与容器的接触点分别为A、B 两点，则容器上A、B两点对细杆m的作用力的方向分别为( )
A．均竖直向上
B．均指向球心
C．A点处的弹力指向球心O，B点处的弹力竖直向上
D．A点处的弹力指向球心O，B点处的弹力垂直于细杆向上
【答案】D
【解析】支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面．在A点，杆的端点跟球面接触，弹力的方向垂直于该处球面的切面，指向球心，而在B点，容器的边缘跟杆的侧面接触，该处的支持力应垂直于杆向上，选项D正确．
6．如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，小车静止，下列关于斜杆对小球的弹力的判断中，正确的是( ) A．大小为mg，方向沿斜杆向上
B．大小为mg，方向垂直斜杆向上
C．大小为mg，方向竖直向上
D．斜杆对小球的弹力与小球的重力是一对平衡力
【答案】CD
【解析】系统静止，小球受力平衡，其重力与弹力必然等大反向，故选项CD正确．
知识点三
实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系
7．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是( )
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖直悬挂，后测量原长
C．先后顺序对实验结果无影响
D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
【答案】BD
【解析】因本实验表示弹簧伸长量采用挂重物后总长减去原长的方法，而弹簧自重将导致弹簧伸长，先竖直悬挂后再测原长，可消除由弹簧自重带来的误差．故选B、D.
8.
某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，设计了如图所示的实验装置．所用钩码的质量都是30 g．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，所得数据如下表所示．(弹力始终未超出弹性限
度，取g ＝9.8 m/s 2
)
钩码质量/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长L /cm 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 弹力大小F /N
(1)试根据这些实验数据在图中给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F 跟弹簧总长L 之间的函数关系的图线，说明图线及图线跟坐标轴交点的物理意义．
(2)该弹簧的劲度系数k 是多大？ 【答案】(1)见解析 (2)25.9 N/m
【解析】(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上，可以判定F 和L 间是一次函数关系，图线表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧，如图所示．该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长．
(2)弹簧的劲度系数k ＝ΔF
Δx
＝25.9 N/m.
知识点四
胡克定律
9．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 成正比
B ．由k ＝F x
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 ．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)单位长度时弹力的大小 【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 ，故A 正确；弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F 及x 无关，故C 对，B 错；由胡克定律得k ＝F x
，可理解为弹簧每伸长(或缩短)单位长度时受到的弹力的值与k 相等，故D 正确． 10．一个轻弹簧挂30 N 的重物时，轻弹簧总长为17.2 cm ，挂100 N 的重物时，轻弹簧总长为20 cm(轻弹簧伸长均在弹性限度内)，则轻弹簧的原长为( )
A ．12 cm
B ．14 cm
C ．15 cm
D ．16 cm
【答案】D
【解析】一个轻弹簧挂30 N 的重物时，轻弹簧总长为17.2 cm ，根据胡克定律，有F 1
＝k (l 1－l 0)，挂100 N 的重物时，根据胡克定律，有F 2＝k (l 2－l 0)，联立解得轻弹簧的原长为l 0＝16 cm ，故选项D 正确．
11．如图所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2，上面木块压在上面的轻质弹簧上(但不拴接)，整个系统处于平衡状态．现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的轻质弹簧．在此过程中上面木块移动的距离为( )
A.m 1g k 1
B.m 2g k 2
C.m 1g k 1＋m 1g k 2
D.m 1g k 1＋m 2g k 2
【答案】C
【解析】在没有施加外力向上提时，轻质弹簧均被压缩，压缩的长度：Δx 1＝m 1g
k 1
、Δx 2＝
m 1＋m 2g
k 2
.在用力缓慢向上提m 1直至m 1刚离开上面轻质弹簧时，劲度系数为k 1的轻质弹簧处于原长，劲度系数为k 2的轻质弹簧仍被压缩，压缩量为Δx ′＝m 2g
k 2
.所以在此过程中，
上面木块移动的距离为Δx 1＋Δx 2－Δx ′＝m 1g k 1＋m 1g
k 2
，故选项C 正确．
课后作业
时间：45分钟 满分：80分
班级________ 姓名________ 分数________
一、选择题
1．一木块静放在水平地面上，下列说法中正确的是( ) A ．地面受到向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变 B ．地面受到向下的弹力，是因为木块发生了弹性形变 C ．木块受到向上的弹力，是因为地面发生了弹性形变 D ．木块受到向上的弹力，是因为木块发生了弹性形变 【答案】BC
【解析】木块静放在水平地面上，木块受到的弹力是地面发生了形变后又 要恢复原状时对阻碍恢复的木块产生的，地面受到的弹力是木块发生了形变又要恢复原状时对阻碍恢复的地面产生的，故选项BC 正确．
2．如图所示，轻弹簧的两端各受20 N 拉力的作用，弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内)，那么下列说法正确的是( )
A ．弹簧所受的合力为40 N
B ．该弹簧的劲度系数k ＝200 N/m
C ．该弹簧的劲度系数k ＝400 N/m
D ．根据公式k ＝F /x ，弹簧的劲度系数k 会随弹簧弹力F 的增大而增大 【答案】C
【解析】弹簧两端各受20 N 拉力，弹簧所受的合力为零，A 项错．由胡克定律得k ＝
ΔF
Δx
＝205×10
－2 N/m ＝400 N/m.故B 项错、C 项对．弹簧的劲度系数由弹簧本身决定，不随弹力变
时，弹力的大小为2 N
【解析】弹簧处于原长时，弹簧的弹力应为0，由此可知弹簧原长为
图象左半部分为弹簧处于压缩状态，右半部分为弹簧处于伸长状态，
律可求得弹簧的劲度系数以及其他的相关问题．
．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
l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度
由胡克定律F＝kx，得压弹簧时，
＋F1
，故C正确．
－l1
静止的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，
)
在未悬挂重物时指针正对刻度．若要指针正对刻度【解析】设在弹簧测力计刻度上，用长度a 表示，x 1＝40
5＝15
5
a ＝
80 N 的斜面体静止在水平地面上，一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上，轻杆的另一端固定一个重为2 N ．轻杆对小球的作用力沿轻杆向上，大于2 N ，方向竖直向下
，方向垂直斜面向上所示．关于这四个球的受力情况，下列说法正确的是(
．甲球受到两个弹力的作用 ．乙球受到两个弹力的作用 ．丙球受到两个弹力的作用
D ．丁球(足球)与斜台作用时斜台给足球的弹力方向先沿v 1的方向后沿v 2的方向 【答案】C
【解析】判断弹力的有无，可采用移除法，把接触面撤去，看球的运动状态是否发生改变，若改变，则肯定有弹力存在，故选项AB 错误，选项C 正确；弹力的方向是和接触面垂直的，丁球所受弹力的方向应该垂直于斜台面，故选项D 错误．
10．如图所示，A 、B 两个物块的重力分别是G A ＝3 N ，G B ＝4 N ，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F ＝2 N ，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是( )
A ．3 N 和4 N
B ．5 N 和6 N
C ．1 N 和2 N
D ．5 N 和2 N 【答案】D
【解析】弹簧可能被拉伸也可能被压缩．当弹簧被拉伸时，天花板受到的拉力F 1＝3 N ＋2 N ＝5 N ，地板受到的压力N 1＝3 N ＋4 N －5 N ＝2 N ，选项D 可能．当弹簧被压缩时，天花板受拉力F 2＝3 N －2 N ＝1 N ，地板受压力N 2＝3 N ＋4 N －1 N ＝6 N ，故选项ABC 均没有可能．故选D.
二、非选择题
11．为了探究弹力F 与弹簧伸长量x 的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为________________．甲、乙两根弹簧的劲度系数
分别为：________N/m 、________N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(填“甲”或“乙”)．
【答案】超过了弹簧的弹性限度 66.7 200 甲
【解析】超出弹性限度，弹力与伸长量就不成正比了．根据胡克定律知劲度系数k ＝F x
，分别计算得：甲弹簧的劲度系数为66.7 N/m ，乙为200 N/m.
要制作一个精确度较高的弹簧测力计，则应选劲度系数小的弹簧，即弹簧甲．
12．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示．所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系中，请作出F －L 图线．
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L 0＝________cm ，劲度系数k ＝________ N/m.
图线如图所示：
即弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，劲度系数为图象直线部分的斜率，k ＝20 N/m. 1 2 3 /N 弹簧的长
＝10.06.00 5.00×10
时，弹簧被压缩到l 2＝4.20 cm ＝kx 2＝l 2)＝1.00×10
，劲度系数均为k 的两个小物体，此时两根轻弹簧总长为l .
，则根据胡克定律可得，l 0＋4mg
k
敬请批评指正。