微专题18 弹力-高一物理微专题训练(新教材人教版必修第一册)(解析版)

微专题18 弹力【题组1】物体的形变和弹力1.关于弹性形变，下列说法正确的是（）A.物体形状或体积的改变叫弹性形变B.一根钢筋用力折弯后的形变就是弹性形变C.物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变D.物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变【答案】C【解析】弹性形变指物体在外力停止作用后，能够恢复原状的形变，C正确，A、D错误；钢筋用力折弯后，无法恢复到原来形状，不属于弹性形变，B错误.2.关于弹力的产生，下列说法正确的是（）A.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B.木块放在桌面上，木块没有形变，所以对桌面没有施加弹力C.拿一根细竹竿拨动水中的木头，木头受到竹竿的弹力，这是由于木头发生形变而产生的D.挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小的形变而产生的【答案】D【解析】木块和桌面相互作用，都会发生微小的形变.桌面发生微小形变对木块有向上的弹力即支持力；木块由于发生微小形变对桌面有向下的弹力即压力，A、B都错.木头受到的弹力是由细竹竿发生形变而产生的，C错.电灯受到的拉力是电线发生微小形变而产生的，D对.3.已知甲、乙两物体之间有弹力的作用，那么下列说法中正确的是（）A.甲、乙两物体一定直接接触且都发生了弹性形变B.甲、乙两物体一定直接接触但不一定都发生弹性形变C.甲、乙两物体不一定直接接触但一定都发生弹性形变D.甲、乙两物体不一定直接接触也不一定都发生弹性形变【答案】A【解析】物体直接接触且发生弹性形变，才能产生弹力.4.下列有关物体所受的弹力及形变的说法正确的是（）A.有弹力作用在物体上，物体一定发生形变，撤去此力后，形变完全消失B.有弹力作用在物体上，物体不一定发生形变C.弹力作用在硬物体上，物体不发生形变；弹力作用在软物体上，物体才发生形变D.一切物体受到弹力都要发生形变，撤去弹力后，形变不一定完全消失【答案】D【解析】力是物体间的相互作用，弹力的施力物体和受力物体都会发生形变，故B项错误；发生形变后的物体，当撤去外力后，有些能完全恢复原状，有些不能完全恢复原状，A项错误，D项正确；不管是硬物体还是软物体，只要有弹力作用，都会发生形变，C项错误.5.（多选）下列说法中正确的是（）A.自然界所有的相互作用力都可归纳为四种基本相互作用B.在四种基本相互作用中，万有引力是最强的C.四种基本相互作用的规律是完全独立的，不可能再统一了D.万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力【答案】AD【解析】在当前的研究水平上，可以认为自然界所有的相互作用归纳为四种，A正确；在四种基本相互作用中，万有引力是最弱的，B错误；随着研究的深入，已经发现了几种基本相互作用之间的统一关系，如“弱电统一”，四种基本相互作用最终有可能统一为一种最基本的相互作用，C错误；万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力，D正确.6.（多选）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【答案】AB【解析】撑杆跳高运动员撑杆跳高时，杆发生弹性形变，故A正确；当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变，并能恢复原状，为弹性形变；故B正确；细钢丝被绕制成弹簧时，钢丝不能恢复原状，故C错误；铝桶被压扁后不能恢复原状，故D错误；故选：AB.【题组2】弹力方向和弹力有无的判断7.如图所示，球A在斜面上，被竖直挡板挡住而处于静止状态，关于球A所受的弹力，以下说法正确的是（）A.球A仅受一个弹力作用，弹力的方向垂直斜面向上B.球A受两个弹力作用，一个水平向左，一个垂直斜面向下C.球A受两个弹力作用，一个水平向右，一个垂直斜面向上D.球A受三个弹力作用，一个水平向右，一个重直斜面向上，一个竖直向下【答案】C【解析】由于球A对挡板和斜面接触挤压，挡板和斜面都产生弹性形变，它们对球A产生弹力，而且弹力的方向垂直于接触面，所以挡板对球A的弹力方向水平向右，斜面对球A的弹力方向垂直于斜面向上.故球A受两个弹力：一个水平向右，一个垂直斜面向上.8.在立起一根木棍的过程中要经过如图所示的位置，此时地面对木棍的弹力方向是图中的（）A.F1的方向B.F2的方向C.F3的方向D.F4的方向【答案】B【解析】点面接触的弹力方向垂直于接触面指向被支持的物体，所以地面施予木棍的弹力方向正确的是F2.9.如图所示，长方体木块搁在光滑方形槽中，则长方体木块除受重力外还受到弹力的个数是（）A.1个B.2个C.3个D.4个【答案】C【解析】长方体木块搁在光滑方形槽中，与槽接触的地方有三处，并且都有相互作用，故长方体木块除受重力外还受到弹力的个数是3个，故C正确.10.（多选）如下图所示，斜面静置于水平粗糙地面上，斜面与竖直墙之间放置一表面光滑的铁球，斜面倾角为θ，球的半径为R，球与斜面接触点为A，与竖直墙的接触点为B.球心是O，球处于静止状态，则（）A.竖直墙对铁球的弹力过B点从B点指向O点B.斜面对铁球的弹力竖直向上C.斜面对铁球的弹力过A点从A点指向O点D.竖直墙壁对铁球没有弹力【答案】AC【解析】用假设法判断弹力是否存在，假设竖直墙面不存在，球会掉下来，故竖直墙对铁球的弹力垂直于墙面，即过B点从B点指向O点；同理假设斜面不存在，球会掉下来，故斜面对铁球的弹力垂直于斜面，即过A点从A点指向O点，选项A、C正确.11.请在图中画出杆或球所受的弹力.甲图：杆靠在墙上.乙图：杆一端放在地面上，另一端靠在固定的半球面上.丙图：球用细线悬挂在竖直墙上.丁图：点1、2、3都可能是球的重心位置，点2是球心，点1、2、3在同一竖直线上.【答案】【解析】甲图：杆在重力作用下对A、B两处都产生挤压作用，故A、B两处对杆都有弹力，弹力方向与接触点的切面垂直.如图甲所示.乙图：杆对C、D两处都有挤压作用，因C处为曲面，所以C处弹力方向过圆心且垂直于杆向上；杆的D 端与地面接触，弹力方向垂直于地面向上.如图乙所示.丙图：球挤压墙壁且拉紧绳子，所以墙对球的弹力与墙面垂直；绳子对球的弹力沿绳子向上.如图丙所示.丁图：当重心不在球心时，弹力作用也必通过球心2，如图丁所示.应注意不要错误地认为弹力作用线必定通过球的重心.12.如下图所示，用细绳悬挂的小球与光滑斜面相接触，并保持静止，甲中细绳倾斜，乙中细绳呈竖直方向.判断图甲、乙中小球是否受到斜面的弹力作用？【答案】甲图中小球受斜面弹力作用，乙图中小球不受斜面弹力作用【解析】假设法：假设两图中的斜面不存在，则甲图中小球无法在原位置保持静止，乙图中小球仍静止，故甲图中小球受到斜面的弹力，乙图中小球不受斜面的弹力.状态法：如果两图中斜面均对小球有弹力作用，则甲图中小球将仍能保持静止状态，乙图中小球则不能保持静止，所以乙图中小球不受斜面弹力作用，甲图中受到弹力作用【题组3】胡克定律13.如图所示的装置中，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，平衡时各弹簧的弹力分别为F1、F2、F3，其大小关系是（）A.F1＝F2＝F3B.F1＝F2＜F3C.F1＝F3＞F2D.F3＞F1＞F2【答案】A【解析】第一幅图：以下面小球为研究对象，由平衡条件得知，弹簧的弹力等于小球的重力G；第二幅图：以小球为研究对象，由平衡条件得知，弹簧的弹力等于小球的重力G；第三幅图：以下面的小球为研究对象，由二力平衡知，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.故选A.14.两个轻弹簧串接在一起，下端吊有重为3 N的物体，如下图所示.这两个弹簧L1和L2受到的力应是（）A.L1是2 N，L2是1 NB.L1是1 N，L2是2 NC.L1和L2都是1.5 ND.L1和L2都是3 N【答案】D【解析】对下端吊着的物体进行受力分析，物体受重力和弹簧的弹力作用，二力平衡，可知F＝G＝3 N.因两个弹簧首尾连在一起，所以两个弹簧的拉力都为3 N.15.一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.【答案】C【解析】由胡克定律得F＝kx，式中x为形变量，设弹簧原长为l0，则有F1＝k（l0－l1），F2＝k（l2－l0），联立方程组可以解得k＝＝＝.所以C项正确.16.（多选）关于胡克定律，下列说法中正确的是（）A.由F＝kx可知，弹力F的大小与弹簧的长度x成正比B.由k＝可知，劲度系数k与弹力F成正比，与弹簧的长度形变量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）单位长度时弹力的大小【答案】CD【解析】胡克定律F＝kx中，x是弹簧伸长或缩短的长度；k是劲度系数，与弹簧本身的性质有关，与F、x 均无关.故选项A、B错误，C、D正确.17.弹簧原长为10 cm，当挂上一个50 g的钩码时，弹簧的长度变为12 cm，当在原钩码下再挂一个同样的钩码时，弹簧仍处于弹性限度内，下列说法中正确的是（取g＝10 m/s2）（）A.弹簧长度变为24 cmB.弹簧劲度系数为25 N/mC.弹簧伸长了4 cmD.弹簧伸长了2 cm【答案】BC【解析】由题可知，F1＝mg＝0.5 N，x1＝2 cm，根据胡克定律F＝kx，得k＝N/m＝25 N/m.当拉力F2＝1 N时，由胡克定律，得x2＝×102cm＝4cm，所以弹簧的长度x＝x2＋x0＝4cm＋10 cm＝14cm，选项B、C 正确，A、D错误.18.用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g ＝9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________ N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.【答案】70 2.10【解析】由图知当钩码由2个增至3个时弹力增大ΔF＝mg，弹簧的伸长量增加Δx＝0.7cm.由胡克定律得ΔF ＝kΔx即k＝＝＝70 N/m；当挂3个钩码时得3mg＝kx1即x1＝2.10cm.【题组4】实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系19.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，弹簧弹力的大小为F，弹簧的形变量（伸长量或压缩量）为x，下列说法正确的是（）A.实验中k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来，而没有其他的方法B.如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线C.利用F－x直线可求出k值D.实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律【答案】C【解析】该实验中进行数据处理，可以采用图象法，并非只能用逐个计算的方法来求k，故A错误；用弹簧长度L代替x，F－L图线不过原点，故B错误；在F－x图象中图象的斜率表示劲度系数的大小，故利用F －x直线可以求出k值，故C正确；实验时并非把所有点连到线上，而是让直线尽量多的穿过各点，不能穿过的尽量分布在图象的两侧，这样可以剔除误差比较大的点，故D错误.故选C.20.如图所示是“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验装置，小东认真操作、正确读数后得到的数据记录如下表.由表可知（）A.每个钩码的质量为0.98 kgB.实验所用刻度尺的分度值是1 mmC.每挂一个钩码，弹簧伸长12.0 cmD.实验时弹簧伸长量未超过弹性限度【答案】D【解析】每个钩码的质量m＝kg＝0.1 kg，A错.由于弹簧的长度记录到整数厘米的下一位，故所用刻度尺为厘米刻度尺，最小分度为1 cm，B错.由表可以看出，每挂一个钩码，弹簧都要伸长2 cm，C错.由所给实验数据可以看出，弹簧弹力与其伸长量成正比，符合胡克定律，故弹簧伸长量未超过它的弹性限度，D对.21.（多选）用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验，下列说法正确的是（）A.要记录弹簧的伸长及所挂钩码的质量B.为减小实验误差，应多测几组数据C.每次增加的钩码数量必须相等D.通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比【答案】AB【解析】弹簧被拉伸时，要记录弹簧的伸长及所挂钩码的质量，方便研究力与形变量的关系，故A正确.为减小实验误差，应多测几组数据.故B正确.每次增加的钩码数量不必相等，故C错误.在弹性限度内，弹力与形变量成正比，故D错误.22.（多选）一个实验小组在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示.下列表述正确的是（）A.a的截距比b的小，由此判断a的劲度系数比b的小B.a的斜率比b的大，由此判断a的劲度系数比b的大C.a的截距比b的小，由此判断a的原长比b的小D.由图象获得的信息表明弹力与弹簧的长度成正比【答案】BC【解析】图象中斜率表示弹簧的劲度系数k，故a的劲度系数比b的大，故A错误，B正确；图象中横截距表示弹簧的原长，故b的原长比a的长，故C正确；测得的弹力与弹簧的伸长长度成正比，而不是与长度成正比，故D错误.23.做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来.B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；C.将铁架台固定于桌子上（也可在横梁的另一侧挂上一定的配重），并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D.依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个、…钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码；E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数；F.解释函数表达式中常数的物理意义；G.整理仪器.请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：________________.【答案】CBDAEFG【解析】根据实验的实验操作过程应先安装仪器，再挂钩码然后记录数据，分析数据，最后整理即可，排列先后顺序为CBDAEFG.24.某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；（填选项前的字母）A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl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）6.93（2）A（3）弹簧受到的拉力超过了其弹性限度【解析】（1）弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm.（2）逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧.（3）AB段明显偏离直线OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的.25.某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸展，用直尺测出其长度L0，再把弹簧竖直悬挂起来，刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐，在弹簧的下部A处固定一个指针.如图所示.挂上钩码，平衡后测出其长度L，令x＝L－L0.改变钩码个数，进行多次测量.（1）用F表示弹簧下端受到的钩码的拉力，则如图所示的Fx图线，你认为符合实际情况的是（）A. B. C. D.（2）如果将指针固定在A点的下方P处，在正确测出弹簧原长的情况下，再作出x随F变化的图象，此时弹簧劲度系数的测量值____实际值（填“大于”“小于”或“等于”）.【答案】（1）C（2）等于【解析】（1）因为弹簧是被放在水平桌面上测得的原长，然后把弹簧竖直悬挂起来后，由于重力的作用，弹簧的长度会增大，所以图线应出现x轴上有截距，C正确，A、B、D错误.（2）如果将指针固定在A点的下方P处，在正确测出弹簧原长的情况下，再作出x随F变化的图象，则在图象上x的变化量不变，得出弹簧的劲度系数与实际值相等.26.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下图所示的图象，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66.7200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＝，分别计算得：甲弹簧的劲度系数为66.7N/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.。