2023-2024初中物理竞赛试题精选精编第01讲力、重力、弹力（含解析）

这是一份2023-2024初中物理竞赛试题精选精编第01讲力、重力、弹力（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题，计算题，作图题，简答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2023春·安徽安庆·九年级校联考竞赛）轻质弹簧 k 的上端固定在天花板上，下端悬挂一质量为 m 的物体，平衡时弹簧的长度为 L1，现将和 k 完全相同的两根弹簧 k1、k2与质量分别为 m1、m2 的两个物体相连，并悬挂在天花板上，且 m1+m2=m， 如图所示，平衡时，k1 和 k2的长度之和为 L2，则（ ）
A．2L1一定等于 L2B．2L1一定大于 L2
C．2L1一定小于 L2D．以上均有可能
【答案】B
【详解】由题知，三根弹簧完全相同，将m1、m2及弹簧k2视为一个整体，弹簧质量不计，则总质量为m，则弹簧k1的伸长量与弹簧k相同，所以其长度也为L1；m1+m2=m，则m2小于m，所以弹簧k2的伸长量小于弹簧k的伸长量，则弹簧k2的长度小于L1；k1 和 k2 的长度之和为 L2，所以2L1一定大于 L2，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
2．（2023春·新疆伊犁·八年级校考竞赛）某种弹簧拉力器是由三根相同的弹簧并联组成，如果将一根弹簧拉长5cm，要用10N的力，若将3根这样的弹簧同时拉长10cm，所需的拉力是（ ）
A．30NB．45NC．60ND．90N
【答案】C
【分析】根据题中“若将3根这样的弹簧同时拉长10cm，所需的拉力是”可知，本题考查弹力的概念和常见弹力，根据弹力的概念和常见弹力的规律，运用弹力与伸长量成正比，列式计算。
【详解】将一根弹簧拉长5cm，要用10N的力，若将1根这样的弹簧拉长10cm，所需的拉力
SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0 ；
若将3根这样的弹簧同时拉长10cm，所需的拉力是
SKIPIF 1 < 0
所需的拉力是60N。
故选C。
【点睛】伸长量与弹力成正比，利用这个关系可求解不同伸长量时的拉力。
3．（2022秋·江西南昌·八年级校考竞赛）病人在医院里输液时，液体一滴滴从玻璃瓶中滴下，在液体不断滴下的过程中，玻璃瓶连同瓶中的液体共同的重心将（ ）
A．一直下降B．一直上升C．先降后升D．先升后降
【答案】C
【详解】在液体不断滴下的过程中，玻璃瓶连同瓶中的液体共同的重心在玻璃瓶内，先随着液体一滴滴从玻璃瓶中滴下，重心下降，当液体滴完后，重心又上升．故重心先降后升．
4．（2019·上海黄浦·九年级校考竞赛）如图所示，被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙，底部有一阀门，打开阀门让细沙慢慢流出的过程中，球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会（ ）
A．一直下降B．一直不变
C．先下降后上升D．先上升后下降
【答案】C
【详解】装满细沙的球壳和细沙整体的重心在球心，随着细沙从阀门不断流出，重心位置不断下降，当细沙流完后，重心又上升，处于球心，故重心的位置先下降后上升，故ABD错误，C正确．
5．（2018·湖南·九年级长郡中学竞赛）如图所示，劲度系数均为k的甲、乙两轻质弹簧，甲弹簧一端固定在天花板上，乙弹簧一端固定在水平地面上．当在甲的另一端挂一重物G，乙的另一端压一重物G时，两弹簧的长度均为L，现将两弹簧并联，并在其下方系一重物G，此时弹簧的长度应为
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【分析】（1）弹簧测力计的原理是：在弹性限度范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，即F=kx，其中F为弹力大小，x为伸长量，k为弹簧的劲度系数．
（2）根据F=kx可以计算出弹簧的伸长量x= SKIPIF 1 < 0 ，弹簧的长度为L=L0+x，其中L0表示弹簧的原长．
【详解】(1)设弹簧的劲度系数是k,根据弹簧长度的表达式弹簧的长度为L=L0+x=L0+ SKIPIF 1 < 0
则甲弹簧的长度L=L0+ SKIPIF 1 < 0 ,则原长L0=L− SKIPIF 1 < 0 ；
乙弹簧的长度L=L0− SKIPIF 1 < 0 ,则原长L0=L+ SKIPIF 1 < 0 ；
(2)甲、乙弹簧并联时，两者长度相同设为s，
那么甲的伸长量x1=s−(L− SKIPIF 1 < 0 ),产生拉力kx1=k[s−(L− SKIPIF 1 < 0 )]；
乙的伸长量x2=s−(L+ SKIPIF 1 < 0 ),产生拉力kx2=k[s−(L+ SKIPIF 1 < 0 )]；
甲、乙两弹簧拉力之和应该等于G，
即：k[s−(L− SKIPIF 1 < 0 )]+k[s−(L+ SKIPIF 1 < 0 )]=G
解得弹簧的长度s=L+ SKIPIF 1 < 0 .
故选A.
6．（2019·上海浦东新·九年级校考竞赛）一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在粗糙的水平桌面上，另一半挂在桌边，如图（a）所示，此时链条的重心为C1 ．若在链条两端各挂一个质量为m/2的小球，如图（b）所示，此时链条的重心为C2 ．若在链条两端和中央各挂一个质量为m/2的小球，如图（c）所示，此时链条的重心为C3 （C1 、C2 、C3 在图中均未标出）．比较三个重心的高度h1 、h2 和h3 的关系
A．h 1 =h 2 =h 3
B．h 1 h 3
D．h 1 > h 3 > h 2
【答案】D
【分析】利用对称性将链条分成两部分，则可很容易找出两部分链条的重心；
连接两重心，则连线与角平分线的交点即为实际重心．
【详解】分别研究桌面以上部分和桌面以下部分，则可得出两部分的重心；
连接两点，则连线与角平分线的交点即为重心，如图所示；
图（a）两段重心都在线段的中心；图（b）的上、下两段的重心分别偏向左侧和下侧，所以连接后与角平分线的交点低，即重心低；图（c）中央的小球归上面的一段考虑，则下面的一半链条重心偏低，由图则可得出h1＞h3＞h2；
故选D．
7．（2019春·湖南湘西·八年级统考竞赛）如图所示，大力士通过绳子拉汽车向前运动，使人向前运动的力的施力物体是
A．汽车B．地面C．绳子D．双脚
【答案】B
【详解】大力士通过绳子拉汽车向前运动，使人向前运动的力是地面的摩擦力，施力物体是地面．
故ACD不符合题意，B符合题意．
故选B．
8．（2019·上海浦东新·九年级竞赛）对于重心的理解，下面说法正确的是
A．重心一定在物体的某一点上
B．空心球无重心
C．物体重心越高越稳定
D．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心
【答案】D
【详解】AB．物体重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如圆环、空心球它们的重心在中间的空心部位上，故A、B错误；
C．物体的稳度与重心有关，重心越低，稳度越高，如不倒翁不倒的原因就是因为它的重心很低，故C错误；
D．质地均匀、形状规则的物体，其重心在它的几何中心上，故D正确．
9．（2019·湖南邵阳·八年级统考竞赛）如图所示，是单摆的摆动过程，小球在A点位置向上摆动，不计空气阻力，图中所示的小球在A点的受力示意图正确的是
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】若空气阻力不计，则小球只受竖直向下的重力和沿绳子斜向上的拉力；重力与拉力的作用点都在物体的重心上，重力的方向竖直向下，拉力的方向是沿绳子斜向上的，故只有C正确．
10．（2018·湖南长沙·八年级长郡中学竞赛）滑块被固定在光滑斜面底端的压缩弹簧弹上。滑块离开弹簧后沿斜面向上运动的过程中，不考虑空气阻力，图中关于滑块的受力示意图正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】因为斜面光滑，所以滑块与斜面间没有摩擦力。滑块离开弹簧后，受到竖直向下的重力和垂直于斜面向上的支持力的作用，两个力都作用在滑块的重心上，故ABC错误，D正确。
故选D。
11．（2021秋·广东揭阳·九年级揭东二中校考竞赛）如图所示，滑块在斜面上匀速下滑，下列有关说法正确的是（ ）
A．滑块所受重力的方向垂直斜面向下B．滑块所受弹力的施力物体是地面
C．滑块受到重力、弹力的作用D．滑块受到重力、弹力和摩擦力的作用
【答案】D
【详解】A．重力的方向是竖直向下的，故A错误；
B．物体受到的弹力方向垂直斜面向上，故B错误；
CD．物体匀速下滑，受力平衡，对物体进行受力分析可知，物体受到重力、支持力，向上的滑动摩擦力，下滑力是效果力不能分析，故C错误，D正确。
故选D。
12．（2019春·湖南湘西·八年级统考竞赛）你在用钢笔答题过程中，笔中墨水的物理量不变的是
A．体积B．质量C．密度D．重力
【答案】C
【详解】在使用过程中，体积、质量和重力都会减小，而密度只与物质的种类有关，与体积的质量的变化无关，所以密度不变。
故选C。
二、填空题
13．（2020·江西南昌·九年级校联考竞赛）弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越大。小海同学从一个量程为0~50N的弹簧测力计上取下弹簧进行实验：当挂上重为5N的钩码时，弹簧长度为6cm；受到30N拉力时，长度为11cm。若要使弹簧长度为10cm，则应该挂 N的钩码。
【答案】25
【分析】弹簧测力计的原理在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，据此求解。
【详解】设弹簧的原长为L，则弹簧受到5N拉力满足
SKIPIF 1 < 0 ------①
弹簧受到30N拉力满足
SKIPIF 1 < 0 ------②
联立①②两式，解得 SKIPIF 1 < 0 ，L=5cm；
要使弹簧长度为10cm，则其伸长量为
SKIPIF 1 < 0
此时弹簧受到的拉力为
SKIPIF 1 < 0
14．（2019春·湖南湘西·八年级统考竞赛）学校举行拔河比赛。若甲队战胜乙队，则甲队拉乙队的力 乙队拉甲队的力。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】等于
【详解】由于甲队拉乙队的力和乙队拉甲队的力是一对相互作用力，因此二力大小一定相等，方向相反。所以即使是甲队战胜乙队，甲队拉乙队的力依旧等于乙队拉甲队的力。
15．（2019秋·广东·八年级校联考竞赛）有一个弹簧下端挂5N物体时长25cm，挂2N的物体时，弹簧长16cm，当弹簧的初始长 cm，当弹簧受到的拉力是3.5N时，长度为 cm．当弹簧长28cm时受到的拉力是 N．
【答案】 10 20.5 6
【详解】设弹簧原长为L，由题意得：F1＝5N，△L1＝25cm﹣L；F2＝16N，△L2＝16cm﹣L；
根据：在弹性范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，可得，F1：F2＝△L1：△L2，即5N：2N＝（25cm﹣L）：（16cm﹣L）
解得：L＝10cm．
当弹簧受到的拉力是3.5N时，根据在弹性范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，可得，F2：F3＝△L2：△L3，即2N：3.5N＝（16cm﹣10cm）：（L3﹣10cm），
所以拉力是3.5N时，弹簧长度为L3＝20.5cm；
当弹簧长28cm时，根据在弹性范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，可得，F2：F4＝△L2：△L4，即2N：F4＝（16cm﹣10cm）：（28cm﹣10cm），
当弹簧长28cm时受到的拉力是F4＝6N．
16．（2020春·广东·八年级校联考竞赛）如图所示，跳水运动员在向下压跳板的过程中，压力的作用效果是使跳板发生 ．跳板弹起过程中，弹力的作用效果是使运动员的 发生改变．跳水运动员在下落过程中只受到 力作用（忽略空气阻力）．
【答案】 形变 运动状态 重
【分析】力的作用效果有：改变物体的形状，改变物体的运动状态；地面上的任何物体都受到重力的作用．
【详解】跳水运动员在向下压跳板的过程中，跳板发生了弹性形变，所以压力的作用效果是使跳板发生形变；
跳板弹起过程中，运动员的运动方向发生变化，变为向上运动，所以弹力的作用效果是使运动员的运动状态发生改变；
在忽略空气阻力时，跳水运动员在下落过程中只受到重力作用．
17．（2019秋·广东·八年级校联考竞赛）滑板车是中学生喜爱的玩具之一。用脚蹬地，滑板车会沿地面向前运动，这说明力的作用是 的。如果不再蹬地，滑板车的速度会越来越慢，最后停下来，这是因为它在运动中受到阻力，这表明力可以改变物体的 。滑板车静止时，受到的一对平衡力是人与车自身的重力和 力。
【答案】 相互 运动状态 地面的支持
【详解】[1]用脚蹬地，滑板车会沿地面向前运动，这说明力的作用是相互的。
[2]如果不再蹬地，滑板车的速度会越来越慢，最后停下来，这是因为它在运动中受到阻力，这表明力可以改变物体的运动状态。
[3]滑板车静止时，人与车自身的重力和地面的支持力大小相等，方向相反，作用在同一个物体上，是一对平衡力。
三、实验题
18．（2022秋·江西南昌·八年级校考竞赛）某小组同学想研究弹簧长度的增加量与哪些因素有关，他们选用材料和横截面均相同而长度不同的两根弹簧进行实验。他们把弹簧的上端固定，然后在弹簧下挂上不同的钩码，测出弹簧的长度L，算出比原长 SKIPIF 1 < 0 的伸长量 SKIPIF 1 < 0 （ SKIPIF 1 < 0 ），并把实验数据填在了下表中。
表一
表二
（1）分析比较表一或表二中的第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是： ；
（2）分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等有关数据及相关条件，可以得出的初步结论是： ；
（3）请进一步综合分析比较表一、表二中的数据，归纳得出结论；
①分析比较表一（或表二），可得出的初步结论： ；
②分析比较表一和表二，可得出的初步结论： 。
【答案】 当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧受到的拉力越大弹簧的伸长量越大 材料和横截面相同长度的弹簧，受到相同的拉力，弹簧的原长越长，弹簧的伸长量越大 当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比 材料和横截面均相同的弹簧，受到相同的拉力，弹簧的伸长量与弹簧的原长成正比
【详解】本实验是研究弹簧长度的增加量与哪些因素有关，实验采用控制变量法，控制材料和横截面相同。
（1）[1]分析比较表一或表二中的第一行和第三行的数据及相关条件知道，弹簧受到的拉力逐渐变大，弹簧的伸长量也在变大，可得出结论：当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧受到的拉力越大弹簧的伸长量越大。
（2）[2]分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等有关数据及相关条件知道，材料和横截面均相同而长度不同的两根弹簧，受到相同的拉力时，弹簧的原长越长，弹簧的伸长量越大。
（3）[3]进一步综合分析比较表一（或表二）中的数据知道，当弹簧的材料和横截面相同时，弹簧受到的拉力变为原来的几倍，弹簧的伸长量也变为原来的几倍，可得出结论：当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。
[4]进一步综合分析比较表一和表二中的数据知道，当弹簧的材料和横截面相同时，表一中弹簧的长度是表二中弹簧长度的两倍，当它们受到相同的拉力，表一中弹簧的伸长量是表二中弹簧伸长量的两倍，可得出结论：材料和横截面均相同的弹簧，受到相同的拉力，弹簧的伸长量与弹簧的原长成正比。
19．（2019·上海黄浦·九年级校考竞赛）生活中处处有物理，用常见物品就可以完成一些实验，说明一些物理规律．现有铅笔一支，海绵一块，请你利用其中的部分器材，仿照例子做一个实验，填写下表：
【答案】 用力推铅笔 铅笔由静止变为运动 力可以改变物体的运动状态
【详解】第一空．铅笔静止在水平地面上，用力推铅笔；
第二空．铅笔由静止变为运动；
第三空．说明力可以改变物体的运动状态．
20．（2019·湖北黄冈·九年级校考竞赛）在研究“弹力与弹簧伸长的关系”时，某同学记录了如下的数据：
（1）请根据上表数据写出F与l的关系表达式． ．
（2）倔强系数指弹簧形变时产生的弹力与形变量的比值，即倔强系数k＝ SKIPIF 1 < 0 ．由表中的数据可知，该弹簧的倔强系数k＝ N/m．
【答案】 F＝100N/m×（l﹣0.1m） 100
【详解】第一空．根据表格中数据，根据弹簧的伸长与所受的拉力成正比的特点得：
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
解得l0＝0.1m
SKIPIF 1 < 0 ＝100N/m
则 SKIPIF 1 < 0 ＝100N/m
代入数据可知：F＝100N/m×（l﹣0.1m）；
第二空．由题意知，k＝ SKIPIF 1 < 0 ＝ SKIPIF 1 < 0 ＝100N/m．
21．（2017·山东临沂·九年级竞赛）物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动，这种运动在真空中才能发生，在空气阻力很小可以忽略时，物体下落可以近似地看成自由落体运动。为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关，小明与同学们做了如下猜想：
猜想一：物体自由落体运动快慢与物体质量有关；
猜想二：物体自由落体运动快慢与物体下落高度有关；
为了验证猜想，小明与同学们用铁球做了一系列实验，数据如下表：
（1）为了验证猜想一，应比较实验序号为 两组数据，结论是： ；
（2）实验中，他们选用铁球而不选用相同质量的棉花进行实验，这样做的目的是 ；
A．便于实验操作
B．便于观察
C．相对空气阻力小，使运动更接近于自由落体运动，更具科学性
（3）该实验中，小明他们采用的物理研究方法是 。
【答案】 1和2 下落高度一定时，自由落体运动快慢与物体质量无关 C 控制变量法
【详解】（1）[1][2]因为猜测物体自由落体运动的速度可能与物体的质量和下落的高度两个因素有关，因此在探究物体自由落体运动与物体质量有关时，要控制物体的下落高度相同，采用质量不同的两个物体做实验，比较其下落速度是否相同，从而得出结论。因此要选取1和2两组数据； 由表格中的数据可知，质量不同的物体在下落高度一定时，下落所用的时间相同。故结论：下落一定高度时，自由落体运动快慢与物体质量无关。
（2）[3]自由落体的条件就是尽可能的减小物体受到的空气阻力，铁球相对于棉球，受到的空气阻力更小，运动更接近自由落体运动。故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
（3）[4]根据上面的分析可知，在探究自由落体运动快慢与哪些因素有关时，需要改变其中一个因素，控制其它量相同，故实验采用了控制变量法。
四、计算题
22．（2022秋·江苏·九年级竞赛）一根轻质均匀弹簧，若下端挂重量为G的重物，其伸长量为x，将其截去 SKIPIF 1 < 0 ，则剩余弹簧下端挂重量为2G的重物，其伸长量为多少？
【答案】1.8x
【详解】解：如果此弹簧弹力系数为k，若下端挂重量为G的重物，其伸长量为x，其表达式为
SKIPIF 1 < 0
截去 SKIPIF 1 < 0 后，此时弹簧弹力系数为 SKIPIF 1 < 0 ，下端挂重量为2G的重物，其伸长量x1为
SKIPIF 1 < 0
答：剩余弹簧下端挂重量为2G的重物，其伸长量为1.8x。
五、作图题
23．（2021春·江苏宿迁·九年级统考竞赛）如图所示用绳拴着一物体在水平面内，沿箭头方向做圆周运动，画出物体所受力的示意图（不考虑空气阻力）。
【答案】
【详解】做圆周运动时，物体都受到重力的作用，另外物体在绳子作用下做圆周运动，会受到拉力的作用，作用点都画在重心上，重力竖直向下，绳子的拉力沿绳子斜向上，如图所示：
24．（2023春·湖南衡阳·八年级湖南省衡南县第一中学校联考竞赛）如图所示，A、B两个物体叠放在水平地面上，水平拉力F作用在物体B上，使A、B一起向右做匀速直线运动，请作出物体A的受力示意图。（物体A的重心已给出）
【答案】
【详解】A处于平衡状态，因为A有下滑趋势，所以受到B对它的沿接触面向上摩擦力，A还受重力和B对它支持力，如图。
25．（2019秋·广东·八年级校联考竞赛）如图，物体M放在斜面上静止不动．画出其所受各力的示意图

【答案】略
【详解】根据长方体对角线的交点确定出重心，然后过物体重心画带箭头的线段，方向竖直向下，即重力示意图．还受斜面支持力，方向垂直于斜面；还受沿斜面向上的摩擦力；压力示意图如图所示：

六、简答题
26．（2019·河北·九年级校联考竞赛）小刚同学利用一台测体重的台秤，一张纸和一盆水就粗略地测出了排球击在地面上时对地面作用力的大小．你知道他是怎样做的吗？（提示：排球受力发生形变，在地面上或纸上留下痕迹，水的作用是让排球在纸上留痕迹用的．）
【答案】见解析
【详解】把纸放在地面上，再把排球浸湿，击在纸上，则会在纸上留下一个圆形的痕迹．然后将纸放在台秤上，把球放在纸上，用力压排球，使排球的下半部分正好跟圆形痕迹重合，此时台秤的示数为排球击在地面上对地面的压力．
钩码重力（牛）
0
1
2
3
4
弹簧的长度L（厘米）
4.2
5.0
5.8
6.6
7.4
弹簧的伸长量 SKIPIF 1 < 0 （厘米）
0
0.80
1.6
2.4
3.2
钩码重力（牛）
0
1
2
3
4
弹簧的长度L（厘米）
2.1
2.5
2.9
3.3
3.7
弹簧的伸长量 SKIPIF 1 < 0 （厘米）
0
0.4
0.8
1.2
1.6
做法
可能出现的现象
要说明的问题
用力捏海绵
海绵变瘪
力可以改变物体的形状



拉力F/（N）
10
20
30
40
50
弹簧长度l（m）
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
实验序号
铁球质量（kg）
下落高度（m）
下落时间（s）
1
0.1
20
1.98
2
0.2
20
1.98
3
0.1
30
2.51