同步練習(xí)2：2021人教版高中物理（2019版）必修第一冊3

3.1重力與彈力

一、單選題

1.下列有關(guān)力的說法中正確的是（）

A.力是物體對(duì)物體的作用，所以只有直接接觸的物體間才有力的作用

B.由有一定距離的磁鐵間有相互作用力可知，力可以離開物體而獨(dú)立存在

C.力是使物體發(fā)生形變和改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因

D,物體受到的重力方向?yàn)榇怪苯佑|面向下

2.如圖，足球運(yùn)動(dòng)員用力踩在足球上，足球保持靜止，下列說法正確的是（）

廊加W通

A.靜止的足球受到的合力方向豎直向下

B.如果足球氣打得足一點(diǎn)，足球可能不發(fā)生形變

C.足球?qū)Φ孛娴膲毫κ怯捎谧闱虬l(fā)生彈性形變引起的

D.腳對(duì)足球的壓力是由于足球發(fā)生彈性形變引起的

3.中國結(jié)是一種中國特有的手工編織工藝品，它身上所顯示的情致與智慧正是中華古老文

明中的一個(gè)側(cè)面。如圖所示，一質(zhì)量為加的中國結(jié)懸掛于。點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加

速度為g，下列說法正確的是（）

A.中國結(jié)受到的重力都集中在重心上B.中國結(jié)的重心一定在它的幾何中心

m

C.中國結(jié)的重心一定在通過0A的直線上D.中國結(jié)受到的重力大小為一

g

4.在物理學(xué)中突出問題的主要因素、忽略次要因素、建立理想化模型，是經(jīng)常采用的一種

科學(xué)研究方法，“質(zhì)點(diǎn)”這一理想化模型就是這種方法的具體應(yīng)用。用同樣的方法建立的概

念是（）

A.位移B.彈力C.自由落體運(yùn)動(dòng)D.加速度

5.有四位同學(xué)把斜面對(duì)重物的支持力，分別畫成如圖的四種情況，其中畫正確的是（）

6.如圖所示，輕質(zhì)彈簧的兩端各受20N拉力處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧伸長了10cm（在彈性限度

內(nèi)），下列說法中正確的是（）

kTWWWWWW^^

A.彈簧所受的合力為零B.彈簧的彈力為40N

C.該彈簧的勁度系數(shù)為400N/mD.彈簧的勁度系數(shù)隨拉力的增大而增大

二、多選題

7.口罩是一種衛(wèi)生用品，一般戴在口鼻部位用于過濾進(jìn)入口鼻的空氣。為了佩戴舒適，口

罩兩邊的彈性繩的勁度系數(shù)比較小，某同學(xué)將彈性繩拆下，當(dāng)彈性繩下端懸掛一塊橡皮擦

時(shí)，彈性繩的長度為30cm,懸掛兩塊相同的橡皮擦?xí)r，彈性繩的長度為40cm,如圖所

示。當(dāng)彈性繩下端懸掛一支筆時(shí)，彈性繩的長度為35cm。若彈性繩滿足胡克定律，且彈

性繩始終在彈性限度內(nèi)，不計(jì)彈性繩受到的重力。則下列說法正確的是（）

Tj彈性繩

D

。橡皮擦

A.彈性繩的原長為20cm

B.彈性繩的勁度系數(shù)為10N/m

C.一支筆受到的重力是一塊橡皮擦受到的重力的1.5倍

D.將一塊橡皮擦和一支筆一起掛在彈性繩下端時(shí)，彈性繩長45cm

8.如圖所示，用三根相同的彈簧按不同方式懸掛質(zhì)量均為1kg的小球，彈簧自身重量、

繩子質(zhì)量和摩擦不計(jì)，每根彈簧都伸長了5cm。已知彈簧沒有超過彈性限度，取重力加速

度大小g=10m/s2。下列說法正確的是（）

//〃〃—〃

2一VWWWW

F

A.

B-±1ON

C-O

D.彈簧的勁度系數(shù)為200N/m

9.如圖所示，A、B兩物體的重力分別是GA=3N,GB=4N.A用細(xì)線懸掛在頂板上，B

放在水平面上，A、B間輕彈簧中的彈力F1=2N,則細(xì)線中的張力F2及B對(duì)地面的壓力

F3的可能值分別是（）

|8

A.5N和6NB.5N和2N

C.1N和6ND.1N和2N

10.如圖甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連。當(dāng)對(duì)彈簧施加變化

的作用力（拉力或壓力）時(shí)，在電腦上得到了彈簧長度的形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的

關(guān)系圖像（如圖乙）。則下列判斷正確的是（）

F'傳感器

F

pllllllllpllllllllpllll

電腦

甲

乙

A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比

B.彈力的增加量與對(duì)應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比

C.該彈簧的勁度系數(shù)是2N/m

D.該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變

三、實(shí)驗(yàn)題

11.在“探究彈簧形變與彈力的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)把兩根彈簧按如圖甲方式連接起來研究。

（1）某次毫米刻度尺讀數(shù)如圖乙所示，指針示數(shù)為cm。

（2）在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)小、LB見

下表。用表中數(shù)據(jù)計(jì)算彈簧I的勁度系數(shù)為N/m（結(jié)果保留二位有效數(shù)字，取

2

g=10m-s-）o

鉤碼數(shù)1234

LA/CUI15.7619.7723.6727.76

LB/CHI29.9635.7641.5147.36

12.某同學(xué)利用如圖甲裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。

(1)在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持狀態(tài)。

(2)他通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小尸與彈簧長度x的關(guān)系圖線。由此圖線可得該彈

簧的原長/=cm,勁度系數(shù)左=N/m。

(3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤上的示數(shù)如圖丙所示時(shí)，該彈

簧的伸長量為cm。

四、解答題

13.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡便易行的實(shí)驗(yàn)方案，說出矩形磚塊、無縫鐵環(huán)、有橡皮擦的鉛筆的重心的大

致位置，并根據(jù)它們重心的位置討論:重心一定在物體上嗎?具有規(guī)則幾何形狀的物體，重

心一定與幾何中心重合嗎？

14.小發(fā)明——設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)沖水裝置。

有一個(gè)排污溝，需要每隔十多分鐘用水沖洗一次。為此，請(qǐng)你應(yīng)用重心的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)自

動(dòng)沖水裝置。設(shè)計(jì)的思路是：用一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的容器接住從水龍頭細(xì)細(xì)流出的水，容器中

的水裝到一定體積時(shí)，由于重心位置的變化，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒

出沖洗排污溝，倒完水的容器又能自動(dòng)恢復(fù)到原來的位置重新接水，如此往復(fù)。調(diào)節(jié)水龍

頭的流量，還可以控制兩次沖水的時(shí)間間隔。請(qǐng)你在圖的圓圈中畫出你構(gòu)思的這個(gè)裝置的

圖示。

.每

15.如圖，原長分別為Li和L2,勁度系數(shù)分別為ki和k2的輕質(zhì)彈簧豎直地懸掛在天花板

上，兩彈簧之間有一質(zhì)量為?的物體，最下端掛著質(zhì)量為m2的另一物體，整個(gè)裝置處于

靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用一個(gè)質(zhì)量為m的平板把下面的物體豎直地緩慢地向上托起，直到兩個(gè)彈簧

的總長度等于兩彈簧原長之和.求：

(1)這時(shí)托起平板豎直向上的力是多少？

(2)整個(gè)過程iw上升的高度是多少？

掾左2

鬲

參考答案

1.C

【詳解】

A.力是物體對(duì)物體的作用，有些力需要接觸，如彈力，有些力不需要接觸，如重力，A

錯(cuò)誤；

B.由力的物質(zhì)性可知，力不可以離開物體而獨(dú)立存在，B錯(cuò)誤；

C.力是使物體發(fā)生形變和改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，C正確；

D.物體受到的重力豎直向下，不一定與接觸面垂直，D錯(cuò)誤。

故選C。

2.C

【詳解】

A.足球靜止，所以所受合外力為零，A錯(cuò)誤；

B.因?yàn)樽闱虿皇莿傮w，所以即使足球氣打得足一點(diǎn)，在受力后，足球仍要發(fā)生形變，B

錯(cuò)誤；

C.足球?qū)Φ孛娴膲毫κ怯捎谧闱虬l(fā)生彈性形變引起的，C正確；

D.腳對(duì)足球的壓力是由于腳發(fā)生彈性形變引起的，D錯(cuò)誤。

故選C。

3.C

【詳解】

A.重心可以理解為重力的作用點(diǎn)，但不能認(rèn)為重力都集中在重心上，所以中國結(jié)受到的

重力不是都集中在重心上，故A錯(cuò)誤；

B.質(zhì)量分布均勻，形狀規(guī)則的物體重心在幾何中心上，中國結(jié)質(zhì)量分布不均勻，形狀不

規(guī)則，則它的重心不一定在它的幾何中心，故B錯(cuò)誤；

C.對(duì)結(jié)點(diǎn)A受力分析，其受到向下的拉力大小等于中國結(jié)的重力和繩。4的拉力，根據(jù)

二力平衡可知，中國結(jié)的重心一定在通過OA的直線上，故C正確；

D.中國結(jié)受到的重力大小為機(jī)g,故D錯(cuò)誤。

故選C?

4.C

【詳解】

A.位移是描述物體移動(dòng)的位置變化的物理量，沒有忽略次要因素，不屬于理想化模型，

故A錯(cuò)誤；

B.彈力是指發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，要對(duì)跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，不屬

于理想化模型，故B錯(cuò)誤；

C.自由落體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)真實(shí)不存在的描述物體的運(yùn)動(dòng)的模型，忽略了空氣阻力，故C正

確；

D.加速度是描述速度變化快慢的物理量，沒有忽略次要因素，不屬于理想化模型，故D

錯(cuò)誤。

故選C。

5.A

【詳解】

斜面對(duì)重物的支持力作用在物體上，垂直斜面向上.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

【點(diǎn)睛】

解決本題的關(guān)鍵知道彈力的方向，垂直于接觸面，指向受力物體.

6.A

【詳解】

A.輕彈簧的兩端各受20N拉力廠的作用，所以彈簧所受的合力為零，故A正確；

B.根據(jù)題意可知，彈簧的彈力等于力廠為20N,故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)胡克定律

F-kx

得彈簧的勁度系數(shù)

F20

k=—=——N/m=200N/m

x0.1

故C錯(cuò)誤；

D.彈簧的勁度系數(shù)上與彈簧彈力下的變化無關(guān)，與彈簧本身性質(zhì)有關(guān)，故D錯(cuò)誤。

故選Ao

7.ACD

【詳解】

ABC.設(shè)彈性繩原長為及彈性系數(shù)為左，橡皮擦重力為Gi,一支筆的重力為G2,由胡克

定律可知

&=630-4)x10-2

2G1=左(40-針10-2

2

G2=^(35-Lo)xlO^

聯(lián)立解得

Lo-2Ocm,G2=1.5Gj

無法計(jì)算％,故AC正確，B錯(cuò)誤；

D.將一塊橡皮擦和一支筆一起掛在彈性繩下端時(shí)，由胡克定律可知

G、+G]—k(x—Z/Q)

解得

x=45cm

故D正確。

故選ACD?

8.ABD

【詳解】

A.對(duì)最下的小球受力分析，受到重力和彈簧彈力，二力平衡，彈力為ION,A正確；

B.對(duì)小球受力分析，繩子拉力為10N,繩子拉彈簧的力與彈簧彈力相等，所以彈力為

ION,B正確；

C.任取一小球受力分析，繩子拉力為10N,繩子拉彈簧的力與彈簧彈力相等，所以彈力

為ION,C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)胡克定律得

Jt=—=200N/m

x

D正確。

故選ABDo

9.BC

【詳解】

當(dāng)彈簧處于伸長狀態(tài)，以A為研究對(duì)象，由平衡條件得到，細(xì)線對(duì)A的拉力F=GA+F彈

=3N+2N=5N.對(duì)B研究可得，地面對(duì)B的支持力為FN=GB-F彈=4N-2N=2N,則B對(duì)地面

的壓力大小等于2N.當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)，以A為研究對(duì)象，由平衡條件得到，細(xì)線對(duì)

A的拉力F=GA-F彈=3N-2N=1N.對(duì)B研究可得，地面對(duì)B的支持力為FN=GB+F彈

=4N+2N=6N,則B對(duì)地面的壓力大小等于6N,因此BC正確，AD錯(cuò)誤.

10.BD

【詳解】

AB.因?yàn)榇藞D像是彈簧長度的形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖像，可知彈力的增加

量與對(duì)應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比，A錯(cuò)誤，B正確；

C.該彈簧的勁度系數(shù)是

C錯(cuò)誤；

D.勁度系數(shù)由彈簧本身的性質(zhì)決定，故該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變，D正

確。

故選BD?

11.25.8512.5(12.3—12.7)

【詳解】

(1)[1]指針示數(shù)為25.85cm。

(2)⑵由表格中的數(shù)據(jù)可知

Ax='+'~~—=4.00cm

4

當(dāng)彈力的變化量AF=0.5N時(shí)，彈簧I形變量的變化量為Ax=4.00cm,根據(jù)胡克定律知

12.豎直4506

【詳解】

d）［l］由于彈簧掛上重物后處于豎直狀態(tài)，因此刻度值必須保持豎直狀態(tài)。

（2）［2］圖像與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)就是彈簧的原長，因此該彈簧的原長

x0=4cm

［3］在Rx圖像中，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，因此勁度系數(shù)

N/m=50N/m

Nx(20-4)10^

⑶［4］根據(jù)

F-kx

x--=—m=0.06m=6cm

k50

13.答案見解析

【詳解】

矩形磚塊屬于勻質(zhì)形狀規(guī)則的物體，其重心在其幾何中心，即對(duì)角線的交點(diǎn)處。用細(xì)線系

住鐵環(huán)，豎直懸掛兩次，兩線的交點(diǎn)即為鐵環(huán)的重心；將鉛筆放在置于水平地面兩平行的

細(xì)桿上，然后將兩細(xì)桿緩慢靠攏，當(dāng)兩桿相遇時(shí)，鉛筆靜止，在靠攏處的正上方即為鉛筆

的重心。重心不一定在物體上，如無縫鐵環(huán)，具有規(guī)則幾何形狀的物體，重心不一定與幾

何中心重合，還要考慮質(zhì)量的分布。

14.見解析

【詳解】

如圖所示，將軸固定在中心上方偏上少許位置（位置1）,容器上口大，下方直徑偏??；無

水時(shí)容器重心在軸下側(cè)（位置2下方），隨著水量增多，重心上移，當(dāng)重心位置較高時(shí)，容

器失去平衡，繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將水傾出，之后容器再豎起，重新蓄水，過一段時(shí)間再傾出。

g,,kmgm.g(m.+m}g

產(chǎn)=砥+2