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C
B
C

减小

$0∼3\ \mathrm{N}$
在弹性限度内,弹簧的伸长量与
所受的拉力成正比
1.75
A
【分析】
要解决这道题,首先需要明确弹力的产生原理:弹力是由施力物体发生弹性形变后,为了恢复原状而对受力物体产生的作用力。接下来我们逐个分析选项:
1. 分析A选项:茶杯和桌面之间存在相互的弹力,根据力的作用相互性,两者都会发生形变,并非只有桌面形变,茶杯未形变,所以A错误。
2. 分析B选项:桌面受到向下的弹力,这个弹力的施力物体是茶杯,所以应该是茶杯发生形变产生的,而非桌面自身形变,B错误。
3. 分析C选项:桌面受到向下的弹力,施力物体是茶杯,茶杯发生弹性形变要恢复原状,就会对桌面产生向下的弹力,该选项正确。
4. 分析D选项:茶杯受到向上的弹力,施力物体是桌面,是桌面发生形变要恢复原状对茶杯产生的力,不是茶杯自身形变导致的,D错误。
【解析】
弹力的产生规律:弹力是由施力物体发生弹性形变,为恢复原状而对受力物体施加的力。
A选项:茶杯与桌面间的弹力是相互的,茶杯和桌面都发生了形变,故A错误;
B选项:桌面受到向下的弹力,施力物体是茶杯,是茶杯发生形变产生的,不是桌面自身形变,故B错误;
C选项:桌面受到向下的弹力,是茶杯发生弹性形变要恢复原状,对桌面施加的向下的弹力,故C正确;
D选项:茶杯受到向上的弹力,施力物体是桌面,是桌面发生弹性形变要恢复原状,对茶杯施加的向上的弹力,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
弹力的产生原因;弹性形变
【点评】
本题考查弹力产生的本质,核心是明确“施力物体是发生形变的物体,弹力作用在受力物体上”,容易混淆施力物体与形变的对应关系,属于对基础概念的考查,有助于加深对弹力本质的理解。
【难度系数】
0.7
【分析】
要判断A、B两球间是否存在弹力,需依据弹力产生的两个必要条件:①两物体相互接触;②接触处发生弹性形变。我们可以采用“假设法”辅助判断:假设去掉其中一个球,观察另一个球的运动状态是否改变,若改变则说明两球间有弹力,若不变则无弹力。
对各选项逐一分析:
1. 选项A:两球接触,但绳子竖直,假设去掉B球,A球仍保持竖直静止,说明两球间无挤压,未发生弹性形变,无弹力;
2. 选项B:两球接触,绳子倾斜,假设去掉B球,A球会摆动(运动状态改变),说明两球间存在挤压,发生了弹性形变,有弹力;
3. 选项C:两球接触,假设去掉B球,A球仍静止在墙角,说明两球间无挤压,未发生弹性形变,无弹力;
4. 选项D:两球接触,假设去掉B球,A球仍静止在容器底部,说明两球间无挤压,未发生弹性形变,无弹力。
【解析】
根据弹力产生的条件(接触且发生弹性形变),结合假设法判断:
A选项:两球接触但无挤压,无弹性形变,无弹力;
B选项:两球接触且相互挤压,发生弹性形变,有弹力;
C选项:两球接触但无挤压,无弹性形变,无弹力;
D选项:两球接触但无挤压,无弹性形变,无弹力。
因此只有B选项中A、B两球间一定有弹力作用。
【答案】
B
【知识点】
弹力产生条件;假设法判弹力
【点评】
本题考查弹力的判断,核心是掌握弹力产生的两个必要条件,“假设法”是判断弹力是否存在的常用技巧,需学会结合实际场景分析物体是否发生弹性形变。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,首先需明确弹簧测力计的示数决定因素:弹簧测力计的示数反映的是作用在其挂钩上的拉力大小,并非两端拉力的总和。当弹簧测力计两侧各加1.8N的拉力且保持静止时,它处于二力平衡状态,可类比日常用弹簧测力计测重力的场景——手对测力计另一端的拉力与物体对挂钩的拉力平衡,示数等于物体重力(即挂钩端的拉力),因此本题中弹簧测力计的示数由挂钩端的拉力决定,而非两端拉力之和。
【解析】
弹簧测力计的示数由作用在挂钩上的拉力大小决定。
当在弹簧测力计两侧沿水平方向各加1.8N的拉力并保持静止时,弹簧测力计处于平衡状态,挂钩端受到的拉力为1.8N,因此弹簧测力计的示数为1.8N。
【答案】
C
【知识点】
弹簧测力计的示数判断、二力平衡条件
【点评】
本题属于易错题,易错误认为弹簧测力计的示数等于两端拉力之和而错选D。解题关键是明确弹簧测力计的示数由挂钩端受到的拉力决定,结合二力平衡知识分析其受力情况,避免概念混淆。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先分析弹簧的形变状态:弹簧固定在钉槽右部,被订书钉压缩,弹力的方向与弹簧形变的恢复方向一致,因此会给订书钉向左的弹力。再结合弹力大小的影响因素,在弹性限度内,弹簧的弹力大小与形变量成正比,随着订书钉减少,弹簧的压缩量逐渐变小,所以这个弹力会减小。
【解析】
1. 弹力方向判断:弹簧固定在钉槽右部,此时弹簧处于被压缩状态,弹簧要恢复原状,会对订书钉施加向左的弹力。
2. 弹力大小变化:在弹性限度内,弹簧的弹力大小与形变量成正比,随着订书钉的减少,弹簧的压缩量逐渐减小,因此这个弹力将减小。
【答案】
左;减小
【知识点】
弹力的方向、弹力大小的影响因素
【点评】
本题结合生活中常见的订书机,考查弹力的基础知识,需要结合弹簧的形变状态分析弹力方向,理解弹力大小与形变量的关系,注重物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
1. 第(1)问:要绘制拉力F与弹簧长度L的关系图像,首先需确定坐标轴(横轴为弹簧长度L,纵轴为拉力F),然后根据表格中的实验数据找出对应的坐标点,将这些点依次描出后连线即可,注意前几个点呈线性关系,后续点偏离直线。
2. 第(2)问:弹簧测力计的测量范围由弹性限度决定,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。观察实验数据,0~3N时,拉力每增加1N,弹簧伸长量固定(均为2cm),伸长量与拉力成正比;超过3N后,伸长量与拉力不再满足正比关系,说明超出弹性限度,因此测量范围为0~3N。
3. 第(3)问:先算出弹簧原长(22cm),再求出弹簧长度为25.5cm时的伸长量,利用0~3N内伸长量与拉力的正比关系(每1N对应伸长2cm,比例系数为0.5N/cm),即可计算出对应的拉力大小。
【解析】
(1) 以弹簧长度$ L $(单位:cm)为横轴,拉力$ F $(单位:N)为纵轴建立平面直角坐标系,根据实验数据描出坐标点:$(22,0)$、$(24,1)$、$(26,2)$、$(28,3)$、$(29,4)$、$(30,5)$,然后用平滑曲线连接各点(前四点为直线,后两点连线),得到关系图像。
(2) 分析实验数据可知,当拉力在$ 0∼3N $时,弹簧的伸长量与所受拉力成正比(拉力每增大1N,弹簧伸长2cm);当拉力超过3N后,弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比,超出了弹簧的弹性限度,因此该弹簧能做的测力计量程为$ 0∼3N $。
(3) 弹簧原长$ L_0=22cm $,当弹簧长度为25.5cm时,伸长量$ \Delta L=25.5cm - 22cm=3.5cm $。在弹性限度内,拉力与伸长量成正比,由数据可得比例系数$ k=\frac{1N}{2cm}=0.5N/cm $,则拉力$ F=k\Delta L=0.5N/cm × 3.5cm=1.75N $。
【答案】
(1) 如图所示
(2) $ 0∼3N $;在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比(或拉力超过3N时,弹簧的伸长量与所受拉力不再成正比)
(3) $ 1.75 $
【知识点】
弹簧测力计的工作原理;弹性限度;实验数据的图像化处理
【点评】
本题围绕弹簧伸长量与拉力的关系展开,考查了弹簧测力计的核心原理、量程的确定以及利用正比关系进行计算,需要学生具备分析实验数据、绘制图像和应用规律解决问题的能力,是力学中的基础探究题型。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先从图像中获取弹簧原长:当拉力$F=0$时,弹簧长度即为原长。再根据胡克定律$F = k\Delta x$($\Delta x$为形变量)计算劲度系数$k$,随后逐个分析每个说法:
1. 确定原长:找到$F=0$对应的弹簧长度,即可判断①的正误;
2. 计算劲度系数:选取图像上的已知点,代入胡克定律公式计算$k$,判断②的正误;
3. 分析③:根据胡克定律计算$F=1\ \mathrm{N}$时的形变量,注意形变量包含伸长和压缩两种情况;
4. 分析④:将伸长量代入胡克定律计算拉力,判断④的正误,最终确定正确选项。
【解析】
我们逐个分析每个说法:
1. 判断弹簧原长:
由图像可知,当弹簧所受拉力$F=0$时,弹簧的长度为$10\ \mathrm{cm}$,即弹簧的原长$L_0=10\ \mathrm{cm}$,故①正确。
2. 计算弹簧的劲度系数:
根据胡克定律$F = k\Delta x$($\Delta x$为形变量,$\Delta x = |L - L_0|$),从图像中选取一点,如当$L=5\ \mathrm{cm}$时,$F=2\ \mathrm{N}$,此时形变量$\Delta x = 10\ \mathrm{cm} - 5\ \mathrm{cm} = 5\ \mathrm{cm} = 0.05\ \mathrm{m}$。
将$F=2\ \mathrm{N}$、$\Delta x=0.05\ \mathrm{m}$代入公式得:
$k = \frac{F}{\Delta x} = \frac{2\ \mathrm{N}}{0.05\ \mathrm{m}} = 40\ \mathrm{N/m}$,故②正确。
3. 分析当$F=1\ \mathrm{N}$时的形变量:
由$F = k\Delta x$可得,$\Delta x = \frac{F}{k} = \frac{1\ \mathrm{N}}{40\ \mathrm{N/m}} = 0.025\ \mathrm{m} = 2.5\ \mathrm{cm}$。
形变量是弹簧长度与原长的差值,既可以是伸长量也可以是压缩量,所以当受到的力为$1\ \mathrm{N}$时,弹簧可能伸长了$2.5\ \mathrm{cm}$,故③正确。
4. 分析弹簧伸长$15\ \mathrm{cm}$时的拉力:
当弹簧伸长了$15\ \mathrm{cm}$时,形变量$\Delta x' = 15\ \mathrm{cm} = 0.15\ \mathrm{m}$,根据$F' = k\Delta x'$可得:
$F' = 40\ \mathrm{N/m} × 0.15\ \mathrm{m} = 6\ \mathrm{N} ≠ 2\ \mathrm{N}$,故④错误。
综上,①②③正确,故选A。
【答案】
A
【知识点】
胡克定律;弹簧形变量分析;F-L图像解读
【点评】
本题主要考查胡克定律的应用,关键是从F-L图像中准确获取原长、拉力与形变量的对应关系,注意形变量包含伸长和压缩两种情况,计算时需统一为国际单位制单位。
【难度系数】
0.6