2019届高考物理一轮复习第二单元相互作用题组层级快练(打包5套)新人教版.zip
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题组层级快练(十)一、选择题1(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时,能超出它的弹性限度B用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L,把(LL0)作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是下图所示图像中的()答案(1)B(2)C解析(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减砝码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探究弹力与弹簧伸长量的关系,所以选B项(2)由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长量x0,所以选C项二、非选择题2(2015福建)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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l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l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)钩码重力超过弹簧弹力范围解析(1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm,则伸长量l14.66 cm7.73 cm6.93 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OA,伸长量l不再与弹力F成正比,是超出弹簧的弹性限度造成的3(2017深圳调研)把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数,如图甲所示(1)未挂钩码之前,指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上,记为_ cm;(2)将质量50 g的钩码逐个挂在弹簧的下端,逐次记录两弹簧各自的伸长量;所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x,可描绘出如图丙所示的图像,由图像可计算出弹簧的劲度系数k2_ N/m;(取重力加速度g9.8 m/s2)(3)图丙中,当弹簧的伸长量超过17 cm时其图线为曲线,由此可知,挂上第_个钩码时,拉力已经超过它的弹性限度,这对测量弹簧的劲度系数_(选填“有”或“没有”)影响(弹簧的弹性限度足够大)答案(1)11.50(2)28(3)5没有解析(1)刻度尺读数需读到最小刻度的下一位,指针示数为11.50 cm;(2)由图像中的数据可知,弹簧的形变量为x7.00 cm时,拉力:F40.059.8 N1.96 N根据胡克定律知:k2 N/m28 N/m;(3)由图像中的数据可知,当弹簧的伸长量为14 cm时,对应的拉力是1.96 N,所以其劲度系数:k1 N/m14 N/m,弹簧的伸长量为17 cm时,对应的拉力Fk1x140.17 N2.38 N,n4.86,由此可知,挂上第5个钩码时,拉力已经超过它的弹性限度,这时,弹簧的图线仍然是直线,说明对测量弹簧的劲度系数没有影响4某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持_状态(2)实验中需要测量(记录)的物理量有_(3)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线由此图线可得该弹簧的原长x0_ cm,劲度系数k_ N/m.(4)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,该弹簧的长度x_ cm.答案(1)竖直(2)悬挂钩码的重力及对应的弹簧长度(3)450(4)10解析(1)为了刻度尺读数准确,要求刻度尺保持竖直(4)由胡克定律,可得Fk(xx0),可知图线与x轴的截距大小等于弹簧的原长,即x04 cm;图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数k50 N/m.(5)由胡克定律,可得Fk(xx0),代入数据得x10 cm.5某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧弹簧轴线和刻度尺都应在_方向(填“水平”或“竖直”)(2)弹簧自然悬挂,待弹簧_时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范,代表符号为_由表可知所用刻度尺的最小分度为_(3)下图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与_的差值(填“L0”或“Lx”)(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)答案(1)竖直(2)静止L31 mm(3)Lx(4)4.910解析(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向(2)弹簧静止时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效位数不同,所以数据L3不规范,标准数据应读至cm位的后两位,最后一位应为估读值,精确至mm位,所以刻度尺的最小分度为1 mm.(3)由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以xLLx.(4)由胡克定律Fkx知,图线斜率即为劲度系数k N/m4.9 N/m,同理砝码盘质量m kg0.01 kg10 g.6通过“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验,我们知道在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比,并且不同的弹簧,其劲度系数不同已知一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A,现把它截成长为L0和L0的B、C两段,设B段的劲度系数为k2、C段的劲度系数为k3,关于k1、k2、k3的大小关系,同学们做出了如下猜想:甲同学:既然是同一根弹簧截成的两段,所以,k1k2k3乙同学:同一根弹簧截成的两段,越短劲度系数越大,所以,k1k2k2k3(1)为了验证猜想,可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外,还需要的器材有_(2)简要写出实验步骤(3)如图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系?答案见解析解析(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计)(2)实验步骤:a将弹簧B悬挂在铁架台上,用刻度尺测量其长度LB;b在弹簧B的下端挂上钩码,记下钩码的个数(如n个),并用刻度尺测量弹簧的长度L1;c由Fmg计算弹簧的弹力;由xL1LB计算出弹簧的伸长量由k计算弹簧的劲度系数;d改变钩码的个数,重复实验步骤b、c,并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值;e按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值;f比较k1、k2、k3得到结论(3)从同一根弹簧上截下的几段,越短的劲度系数越大(或越长的劲度系数越小)7某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧一端固定于某一深度为h0.25 m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的左部分位于筒内),如图甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒口右端弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变挂钩码的个数来改变l,作出Fl变化的图线如图乙所示(1)由此图线可得出的结论是_;(2)弹簧的劲度系数为_ N/m,弹簧的原长l0_ m;(3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于_;缺点在于_答案(1)在弹性限度内,弹力与弹簧的伸长量成正比(2)1000.15(3)避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差解析(1)在弹性限度内,弹力和弹簧的伸长量成正比(2)弹簧原长为l0,则根据胡克定律,有Fk(hll0)klk(hl0)由此可知,图像的斜率大小表示劲度系数大小,故k100 N/m,h0.25 m,当l0时,F10 N,将数据代入方程,可解得l015 cm0.15 m.(3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响缺点在于:弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差8(2017南昌模拟)某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图1所示,则由图线可知:(1)弹簧的劲度系数为_ N/m.(2)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数,两位同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小,你认为方案_更合理若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N当A被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0 N,b的示数为11.0 N,c的示数为4.0 N,则A和B间的动摩擦因数为_答案(1)300(2)甲0.30解析(1)由图读出,弹簧的弹力F0时,弹簧的长度为l020 cm,即弹簧的原长为20 cm,由图读出弹力为f060 N,弹簧的长度为l020 cm,弹簧压缩的长度x0ll0402020 cm0.2 m;由胡克定律得弹簧的劲度系数为k300 N/m;(2)甲乙两种方案,在拉着物体A运动的过程中,拉A的弹簧测力计由于在不断地运动,示数可能会变化,读数不是很准,弹簧测力计a是不动的,指针稳定,便于读数,故甲方案更合理;由于弹簧测力计a示数为6.0 N,所以A、B间的动摩擦因数0.30.7题组层级快练(十一)一、选择题1.在“验证力的平行四边形定则”实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端打好绳套,如图所示实验中用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,以下说法正确的是()A两根细绳必须等长B橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤拉力方向与木板平面平行,且弹簧秤中的弹簧不能与其外壳接触D同一次实验中,O点位置允许变动E实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向,把橡皮条的结点拉到O点答案C二、非选择题2(2017江苏学业考试)在“力的合成的平行四边形定则”实验中,某同学将橡皮筋的一端固定于P点,用一只弹簧测力计将橡皮筋的另一端拉到O点,记下拉力F合的大小和方向(1)改用两只弹簧测力计拉伸橡皮筋,记下两个分力,如图1所示请指出图中两处操作错误(2)纠正错误后,记下两分力F1、F2的大小和方向如图2所示,用力的图示法在纸上画出表示三个力的箭头,以表示F1和F2的线段为邻边作平行四边形,由图可得,F1和F2的合力F_ N.(3)在题2图中,表示F合的线段不在平行四边形的对角线上,上述实验误差产生的原因可能有哪些?(写出两个原因)答案(1)图中有两处操作错误:橡皮筋的端点没有再次回到O点拴在橡皮筋上的细绳套太短(2)4.5(3)上述实验误差产生的原因可能有力的测量有误差;作图不准确;力的方向记录不准确;等等解析(1)图中有两处操作错误:橡皮筋的端点没有再次回到O点,这样两次力的作用效果不同拴在橡皮筋上的细绳套太短,确定拉力方向产生的误差(2)由图可得,F1和F2的合力为:F4.51 N4.5 N(3)上述实验误差产生的原因可能有力的测量有误差;作图不准确;力的方向记录不准确等3某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向,如图(a)所示(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力(2)有关此实验,下列叙述正确的是_A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力C两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(3)如图(b)所示是甲和乙两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个比较符合实验事实?(力F是用一只弹簧测力计拉时的图示)_(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中,造成误差的主要原因是:(至少写出两种情况)_答案(1)见解析图(2)AC(3)甲同学实验得到的结果(4)见解析解析(1)以F1、F2为邻边作平行四边形,其对角线OF即为所求的合力(如图所示)(2)两只弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,B项错误;结点位置不变,合力不变,当一只弹簧测力计的拉力大小改变时,另一只弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变,故D项错误;正确的只有A、C两项(3)用平行四边形定则求出的合力可以与橡皮筋拉力的方向有偏差,但用一只弹簧测力计拉结点的拉力与橡皮筋拉力一定在同一直线上,故甲同学实验得到的结果符合实验事实(4)F1的方向比真实方向偏左;F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左;作图时两虚线没有分别与F1线和F2线平行(任选其二)4某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为_ N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法答案(1)3.6(2)D(3)改变弹簧测力计B拉力的大小减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)解析(1)由图知弹簧测力计的分度值为0.2 N,按“二分之一”估读法可知小数点后保留一位,故读得结果为3.6 N.(2)本实验中是利用平衡条件确定两拉力的合力与重物M所受重力等值反向,故A是必要的因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量值,且不能保证各拉力的真实值之比与测量值之比相等,故B也是必要的因只有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方向与真实方向相同,故C亦是必要的由于本实验中只需测出两拉力的大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则,而当测力计A的拉力不同时O点的位置就不同,故不可能也无必要使O点静止在同一位置,答案为D项(3)见答案5(2017张家口模拟)某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2,主要实验步骤如下:.弹簧秤挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点处,记下弹簧秤的示数F;.弹簧秤挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,此时绳套1沿0方向,绳套2沿120方向,记下弹簧秤的示数F1;.根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1_;.比较_即可初步验证;.只改变绳套2的方向,重复上述试验步骤回答下列问题:(1)完成实验步骤:_;_;(2)将绳套1由0方向缓慢转动到60方向,同时绳套2由120方向缓慢转动到180方向,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,保持绳套1和绳套2的夹角120不变,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是_(填选项前的序号)A逐渐增大B先增大后减小C逐渐减小 D先减小后增大答案(1),F1和F1(2)A解析(1)根据的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1Ftan30,通过比较F1和F1,在误差范围内相同,则可初步验证(2)两个绳套在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出图像,如图所示:根据图像可知,绳套1的拉力大小逐渐增大,故A项正确6在探究力的平行四边形定则实验时某兴趣小组用如图甲所示的两个力拉弹簧使之伸长至某个位置,并记录,再换一根细线牵引弹簧,使弹簧伸长到同一位置(1)本实验采用的科学方法是_A理想实验法 B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法(2)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,则两力的合力F_ N,F1与F的夹角分别为_答案(1)B(2)1245解析(1)合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法,故A、C、D三项错误,B项正确;故选B项(2)根据平行四边形定则,作出两个力的合力如图所示,从图上可知,合力F12 N根据几何关系知F1与F的夹角分别为145.7.某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则,他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端与细绳连接,结点为O,细绳下挂一重物,两橡皮筋的另一端也都连有细绳实验时,先将一条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上,另一条橡皮筋任其下垂,如图甲所示;再将另一条橡皮筋的另一端的细绳也固定在墙上的钉子B上,如图乙所示(1)为完成实验,下述操作中必需的是_a两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同b要测量橡皮筋的原长c要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度d要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向e要记录图乙中结点O的位置及过结点O的竖直方向(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的为_a橡皮筋的材料和原长相同即可b橡皮筋的材料和粗细相同即可c橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同答案(1)bce(2)c解析(1)首先应明白该实验的实验原理,即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小,所以实验中一定要测橡皮筋的长度,而没必要关心细绳a、b的长度,b和c项是需要的,为了确保力的合成的等效性,悬挂重物后结点O的位置必须相同,且是图乙中的,而不能是图甲中的,e项是必需的(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小,满足Fkx,应让k值相同,即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同,c项正确8(2017浙江模拟)某同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则(1)该同学的实验步骤为:a在竖直木板上固定白纸,木板上固定两个光滑的定滑轮,质量为m1、m2的两个物块通过轻绳被弹簧测力计拉住而处于静止状态,O为轻绳的结点此时需记录的有_(m1、m2已知,重力加速度为g),由记录的物理量选择合适的标度画平行四边形来验证结论是否成立b改变弹簧测力计拉力F的大小重复步骤a,再次验证力的平行四边形定则,在第二次实验中,是否要保证结点O的位置与第一次实验相同?_(填“是”或“否”),并说明理由_.(2)如果只增大弹簧测力计的拉力F而保证其他的条件不变,当系统再次平衡时,下列说法正确的是_A结点O的位置会向右移BOA与OB绳的拉力的合力的方向会改变COB绳与竖直方向的夹角会变小DOA绳与竖直方向的夹角会增大答案(1)结点O的位置及OA、OB绳的方向、弹簧测力计的示数;否;因为每次实验都是独立的,改变拉力F,结点O的位置会变化(2)AD解析(1)因为实验中需要测量三个力的大小和方向,故要记录结点O的位置及OA、OB绳的方向和弹簧测力计的示数;每次实验都是独立的,改变拉力F,结点O的位置会变化(2)在该实验中,m1g恒定,OA绳的拉力大小m2g恒定,增大拉力F,根据平衡条件,三个力始终构成矢量三角形,如图所示,OA绳与竖直方向的夹角增大,结点O的位置向右移动,OB绳与竖直方向的夹角大小的变化无法确定,A、D项正确,C项错误;OA与OB绳的拉力的合力与m1g是等大反向的,B项错误7题组层级快练(七)一、选择题1(2017杭州模拟)图为某同学奔跑途中的两个瞬间,用f1、f2分别表示该同学在图甲、乙两瞬间所受到的摩擦力,则关于f1、f2的方向,以下说法正确的是()Af1向后,f2向后Bf1向前,f2向前Cf1向前,f2向后 Df1向后,f2向前答案C解析当该同学奔跑途中,后脚用力向后蹬,人才向前运动,正是由于地面给后脚有个向前的静摩擦力,才能使运动员能向前运动而当前脚向前跨时,正是由于地面给前脚有个向后的静摩擦力,否则运动员会向前滑动所以前脚受到地面向后的静摩擦力2下列各图中A、B两球之间不存在弹力的是(所有接触面均光滑)()答案B解析A项,A图中若两球间无弹力则小球将向凹面的底部运动,AB间有弹力;B项,B图两球间若有弹力则小球将向两边运动,则AB间无弹力;C项,C图两球间若无弹力则小球A将向右下运动,AB间有弹力;D项,D图两球间若无弹力则小球A将向下运动,AB间有弹力3(2017合肥市一模)如图,在水平桌面上放置一斜面体,两长方体物块a和b叠放在斜面体上,整个系统处于静止状态,若将a和b、b与斜面体,斜面体与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示,则()Af10,f20,f30 Bf10,f20,f30Cf10,f20,f30 Df10,f20,f30答案C解析对a物体分析可知,a物体受重力、支持力的作用,有沿斜面向下滑动的趋势,因此a受到b沿斜面向上的摩擦力:f10;再对ab整体分析可知,ab整体受重力、支持力的作用,有沿斜面向下滑动的趋势,因此b受到P沿斜面向上的摩擦力:f20;对ab及P组成的整体分析,由于整体在水平方向不受外力,因此P不受地面的摩擦力:f30,故C项正确4(2017甘肃一模)如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时()A磁铁对桌面的压力减小,且受到向左的摩擦力作用B磁铁对桌面的压力减小,且受到向右的摩擦力作用C磁铁对桌面的压力增大,且受到向左的摩擦力作用D磁铁对桌面的压力增大,且受到向右的摩擦力作用答案C解析根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向,如左图,再根据左手定则判断安培力方向,如左图;根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向右下方,如图:选取磁铁为研究的对象,磁铁始终静止,根据平衡条件,可知通电后支持力变大,静摩擦力变大,方向向左5(2017山东泰安质检)如图,斜面光滑的斜劈静止在水平地面上,放在斜劈上的物体受到平行于斜面向下的力F作用,沿斜面向下运动,斜劈保持静止下列说法正确的是()A地面对斜劈没有摩擦力作用B地面对斜劈的摩擦力方向水平向右C若F增大,地面对斜劈的摩擦力也增大D若F反向,地面对斜劈的摩擦力也反向答案B解析对物体和斜面受力分析如图所示,已知物体受重力、支持力以及拉力的作用向下运动,由于接触面光滑,故物体对斜面只有压力,因此对斜面分析可知,斜面有向左的运动趋势,故地面对斜面有向右的摩擦力,故A项错误,B项正确;增大向下的拉力时,物体对斜面的压力不变,则地面对斜劈的摩擦力大小与方向不变,故C项错误;无论滑块下滑还是上滑,滑块对斜面体的压力不变,即垂直于斜面向下,故F反向不会影响压力大小;因此斜面受到地面水平向右的摩擦力作用,故D项错误所以B项正确,A、C、D三项错误6如图所示,圆弧形货架摆着四个完全相同的光滑小球,O为圆心则对圆弧面的压力最小的是()Aa球 Bb球Cc球 Dd球答案A解析对c球受力分析如图,支持力的合力与重力大小相等,方向相反;支持力Fmgcos,由a到d的过程中,夹角越来越小,则说明压力越来越大;故压力最小的是a球;故选A项7(多选)用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零则物体所受的摩擦力f随时间t的变化图像可能是下列图中的()答案AD解析若F减小为零之前物体始终运动,则摩擦力始终为滑动摩擦力,大小不变,A项正确;若F减小为零之前物体停止运动,则停止前摩擦力为滑动摩擦力,大小不变,停止后摩擦力为静摩擦力,大小随F的减小而减小,D项正确8如图所示,一物块置于水平地面上,当用与水平方向成60角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为()A.1 B2C. D1答案B解析当用F1拉物块时,由平衡条件可知F1cos60(mgF1sin60);当用F2推物块时,有F2cos30(mgF2sin30),又F1F2,求得2,B项正确9(多选)如图所示,A、B、C三个物体质量相等,它们与传送带间的动摩擦因数相同A随传送带一起向右做减速运动,B、C随传送带一起匀速运动,运动方向如图中箭头所示则下列说法正确的是()AA物体受到的摩擦力不为零,方向向右B三个物体受到的摩擦力均不为零CB、C受到的摩擦力大小相等,方向相同DB、C受到的摩擦力大小相等,方向相反答案BC解析A物体与传送带一起向右做减速运动,加速度向左,摩擦力不为零,方向向左,A项错误;对B、C物体进行受力分析,可知B、C所受的静摩擦力大小均为mgsin,方向均沿传送带向上,B、C两项正确,D项错误10有一直角V形槽固定在水平面上,其截面如图所示,BC面与水平面间夹角为60,有一质量为m的正方体均匀木块放在槽内,木块与BC面间的动摩擦因数为,与AB面间无摩擦,现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,则木块受的摩擦力为()A.mg B.mgC.mg Dmg答案A解析将重力按照实际作用效果正交分解,如图:故F2mgsin30mg.滑动摩擦力为fF2mg.11.(2017河南模拟)如图所示,粗糙长木板l的一端固定在铰链上,木块放在木板上,开始木板处于水平位置当木板向下转动,角逐渐增大的过程中,摩擦力Ff的大小随角变化最有可能的是选项图中的()答案B解析使铁块沿着斜面下滑的力是Fmgsin,对于一个确定的角度,最大静摩擦力是fmmgcos,当然,改变了,fm也改变如果,Ffm,那么,铁块受到的摩擦力是静摩擦力,摩擦力fFmgsin,随的增大,摩擦力f增大;当增大到某一值时,会出现Ffm,此时铁块在木板上滑动,铁块受到的摩擦力是滑动摩擦力,滑动摩擦力fmgcos,随的增大,cos变小,滑动摩擦力变小,但f与不是线性关系,故A、C、D三项错误,B项正确12.(2017天一大联考)如图所示,滑块放在水平地面上,左边受一个弹簧拉力作用,弹簧原长小于悬挂点的高度,水平向右的拉力F拉动滑块,使滑块向右缓慢移动,并且滑块始终没有离开地面,则在上述过程中,下列说法正确的是()A弹簧弹力在竖直方向的分量不变,滑块受到的摩擦力不变B弹簧弹力在竖直方向的分量不变,滑块受到的摩擦力变小C弹簧弹力在竖直方向的分量增大,滑块受到的摩擦力变小D弹簧弹力在竖直方向的分量增大,滑块受到的摩擦力不变答案C解析设悬挂点的高度为H,弹簧的原长为l0,劲度系数为k,弹簧弹力在竖直方向的分量Fyk(l0)sin,故FykHkl0sin,当滑块向右移动时夹角减小,可知弹簧弹力的竖直分量在增大,故滑块与地面间的弹力减小,滑块与地面间的摩擦力减小,C项正确13.(2017滨海新区模拟)如图所示,P、Q两物块叠放在一起,在水平向右恒力F作用下沿光滑水平面一起向右做匀加速直线运动,某时刻Q接触弹簧,二者相对静止运动到速度变为零,则关于接触弹簧后二者向右的运动过程,下列说法正确的是()A接触弹簧后二者立即减速B接触弹簧后P受的摩擦力大小不变C接触弹簧后P受的摩擦力方向先向右后向左D接触弹簧后P受的摩擦力方向先向左后向右答案C解析A项,以整体为研究对象分析,当整体接触弹簧后,水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力弹簧的弹力先小于恒力F,后大于恒力F,木块所受的合力方向先向右后向左,则木块先做加速运动,后做减速运动,故A项错误;B项,接触弹簧后,由于整体的加速度发生变化,则对P分析可知,P受到的摩擦力充当合外力,由牛顿第二定律可知,加速度变化时合外力变化,故摩擦力大小发生变化;故B项错误;CD项,由A项的分析可知,整体的加速度先向右再向左,P的加速度也应先向右后向左,由牛顿第二定律可知,P受到的摩擦力先向右后向左,故C项正确;D项错误14.如图所示,两根轻弹簧AC和BD,它们的劲度系数分别为k1和k2,它们的C、D端分别固定在质量为m的物体上,A、B端分别固定在支架和正下方地面上当物体m静止时,上方的弹簧处于原长;若将物体的质量变为3m,仍在弹簧的弹性限度内,当物体再次静止时,其相对第一次静止时位置下降了()Amg B2mgC2mg Dmg答案C解析当物体m静止时,上方的弹簧处于原长,由平衡条件可得,k2x1mg,下面弹簧压缩了x1.若将物体的质量变为3m,设相对第一次静止时位置下降了x,则有上面弹簧拉力F1k1x.由平衡条件可得下面弹簧支持力等于3mgF13mgk1x.由胡克定律得,k2(xx1)3mgk1x,解得x2mg,C项正确15质量为M20 kg、长为L5 m的木板放在水平面上,木板与水平面间的动摩擦因数为10.15.将质量m10 kg的小木块(可视为质点),以v04 m/s的速度从木板的左端水平抛射到木板上,小木块与木板面间的动摩擦因数为20.4(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g10 m/s2)则以下正确的是()A木板一定静止不动,小木块不能滑出木板B木板一定静止不动,小木块能滑出木板C木板一定向右滑动,小木块不能滑出木板D木板一定向右滑动,小木块能滑出木板答案A解析m对M的摩擦力f12mg0.4100 N40 N,地面对M的摩擦力f21(Mm)g45 N因为f1f2,木板一定静止不动根据牛顿第二定律小木块的加速度a2g4 m/s2,则x m2 mL,小物块不会滑出故A项正确,B、C、D三项错误故选A项16.如图所示,A、B、C为三个完全相同的物体,沿水平方向用恒力F拉物体B,使三个物体一起以速度v匀速运动现撤去力F,若三个物体仍能一起继续向前运动,则此时物体A、B间的摩擦力F1和物体B、C间的摩擦力F2的大小分别是()AF10,F20 BF1,F2FCF1F,F2 DF10,F2F答案B解析开始三个物体在拉力F的作用下一起做匀速直线运动,知Ff,撤去F后,三个物体一起做匀减速直线运动,整体的加速度a.隔离对A分析,A在水平方向上的合力等于B对A的摩擦力,有:F1ma.隔离对AB分析,AB整体所受的合力等于C对它们的摩擦力,有:F22maF.故B项正确,A、C、D三项错误7题组层级快练(八)一、选择题1(2017广东学业考试)一体操运动员倒立并静止在水平地面上,下列图示姿势中,沿手臂的力F最大的是()答案D解析将人所受的重力按照效果进行分解,由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时,合力在分力的角平分线上,且两分力的夹角越大,分力越大,因而D图中人最费力,A、B两图中人最省力2三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法中正确的是()AF大小的取值范围一定是0FF1F2F3BF至少比F1、F2、F3中的某一个大C若F1F2F3368,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零D若F1F2F3362,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零答案C解析合力不一定大于分力,B项错误;三个共点力的合力的最小值能否为零,取决于任何一个力是否都在其余两个力的合力范围内,由于三个力大小未知,所以三个力的合力的最小值不一定为零,A项错误;当三个力的大小分别为3a、6a、8a,其中任何一个力都在其余两个力的合力范围内,故C项正确;当三个力的大小分别为3a、6a、2a时,不满足上述情况,故D项错误3某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,若这三个共点力大小和方向分别如图甲、乙、丙、丁所示(坐标纸中每格边长表示1 N大小的力),则关于该物体受到合力的说法正确的是()A甲图中物体所受的合外力大小等于4 NB乙图中物体所受的合外力大小等于4 NC丙图中物体所受的合外力大小等于6 ND丁图中物体所受的合外力大小等于6 N答案C解析A项,对甲,先将F1与F3合成,然后再用勾股定理,与F2进行合成,求得合力等于5 N,故A项错误;B项,对乙,先将F1与F3沿水平和竖直方向正交分解,再合成,求得合力等于5 N,故B项错误;C项,对丙,可将F1沿水平和竖直方向正交分解,求得合力等于6 N,故C项正确;D项,根据三角形定则,丁图中合力等于0,故D项错误4(2017长春模拟)如图所示,F1、F2为有一定夹角的两个力,x为过O点的一维坐标系,当x轴取什么方向时,F1、F2在x轴上分力之和最大()AF1、F2合力的方向BF1、F2中较大力的方向CF1、F2中较小力的方向DF1、F2角平分线的方向答案A解析由题意可知,当x轴取在F1、F2合力的方向时,F1、F2在x轴上分力之和最大,因此其它方向它们不产生分力,除此之外,在F1、F2中较大力的方向,或F1、F2中较小力的方向,或F1、F2角平分线的方向均会在其它方向产生分力,故A项正确,B、C、D三项错误5.(2016课标全国)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中()AF逐渐变大,T逐渐变大BF逐渐变大,T逐渐变小CF逐渐变小,T逐渐变大DF逐渐变小,T逐渐变小答案A解析作出结点O的受力分析矢量图(动态),可知F与T的变化情况如图所示,可得:F逐渐变大,T逐渐变大,故A项正确6如图所示,物体静止于光滑水平面M上,水平恒力F1作用于物体,现要使物体沿着OO方向做直线运动(F1和OO都在M平面内)那么必须同时再加一个力F2,则F2的最小值是()AF1cosBF1 sinCF1tan D.答案B解析要使物体沿OO方向做直线运动,则物体受到的合力F沿OO方向,如图,由三角形定则知,当F2方向垂直OO时,F2有最小值,为F2F1 sin,故B项正确,A、C、D三项错误7. (2017汉中二模)如图所示是山区村民用斧头劈柴的剖面图,图中BC边为斧头背面,AB、AC边是斧头的刃面要使斧头容易劈开木柴,则应()A缩短BC边,AB边也缩短些BBC边延长些,AB边也延长些CBC边缩短些,但AB边延长些DBC边延长些,AB边也延长些答案C解析如图所示:斧头的重力形成对木柴两端的挤压力,两力与斧头的AB、BC边相互垂直;则可知当BC边短一些,AB边长一些时两力之间的夹角更大,则两分力更大;故C项正确,A、B、D三项错误8.某压榨机的结构示意图如图所示,其中B为固定铰链,若在A铰链处作用一垂直于墙壁的力F,则由于力F的作用,使滑块C压紧物体D,设C与D光滑接触,杆的重力及滑块C的重力不计,图中a0.5 m,b0.05 m,则物体D所受压力的大小与力F的比值为()A4 B5C10 D1答案B解析设力F与水平方向的夹角为,将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解,作出力的分解图如图甲所示则有:2F1cosF则得:F1F2再将F2按作用效果分解为FN和FN,作出力的分解图如图乙所示则有:FNF2 sin联立得到:FN根据几何知识得可知tan10得到:FN5F9(2017天津六校联考)(多选)如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙上O点,跨过滑轮的细绳连接物块A、B,A、B都处于静止状态,现将物块B移至C点后,A、B仍保持静止,下列说法中正确的是()AB与水平面间的摩擦力减小B地面对B的弹力增大C悬于墙上的绳所受拉力不变DA、B静止时,图中、三角始终相等答案BD解析将物块B移至C点后,对B进行受力分析,如图:由平衡规律得:Tcos1FfGFNTsin1;细绳与水平方向夹角1减小,细绳中拉力T不变,B与水平面间的摩擦力Ff增大,地面对B的弹力FN增大,A项错误,B项正确;由于增大,滑轮两侧细绳拉力的合力减小,由平衡条件可知,悬于墙上的绳所受拉力减小,C项错误;A、B静止时,图中、三角始终相等,D项正确10.如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接,正好组成一个菱形,BAD120,整个系统保持静止状态已知A物块所受的摩擦力大小为Ff,则D物块所受的摩擦力大小为()A.Ff BFfC.Ff D2Ff答案C解析假设弹簧处于拉伸状态,设弹簧的弹力为F,以A物块为研究对象,受力如图甲所示,根据平衡条件可得FFf;再以D物块为研究对象,受力如图乙所示,Ff2Fcos302Fcos30Ff,C项正确11如图所示,作用于O点的三个力F1、F2、F3合力为零F1沿y方向,大小已知F2与x方向夹角为(90),大小未知下列说法正确的是()AF3一定指向第二象限BF3一定指向第三象限CF3与F2的夹角越小,则F3与F2的合力越小DF3的最小可能值为F1cos答案D解析因F1、F2、F3的合力为零,故F3应与F2、F1的合力等大反向,故F3可能在第二象限,也可能在第三象限,A、B两项错误;F3、F2的合力与F1等大反向,而F1大小、方向均已知,故F3与F2的合力与其夹角大小无关,C项错误;当F3与F2垂直时,F3最小,其最小值为F1cos,D项正确12.如图所示,墙上有两个钉子a和b,它们的连线与水平方向的夹角为45,两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点,另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物在绳子距a端l/2的c点有 一固定绳圈若绳圈上悬挂质量为m2的钩码,平衡后绳的ac段正好水平,则重物和钩码的质量比m1/ m2为()A. B2C. D.答案C解析如下图所示平衡后设绳的bc段与水平方向成角,则tan2,sin,选择结点c作为研究对象,对结点分析三力平衡,在竖直方向上,有m2gm1gsin,得,选C项二、非选择题13.(2017福州模拟)如图所示,质量为m12 kg的物体甲通过三段轻绳悬挂,三段轻绳的结点为O.轻绳OA水平,OB绳与水平方向的夹角30,且通过一个光滑的轻滑轮与放置在水平面上的质量为m25 kg的物体乙相连,物体甲、乙均处于静止状态(g10 m/s2)求:(1)轻绳OA、OB对结点O点的拉力大小;(2)物体乙对地面的压力(3)滑轮轴对滑轮的弹力的大小和方向解析(1)以结点O为研究对象进行受力分析如图所示,根据几何关系可得:FOA N20 N;FOB N40 N;(2)对乙根据共点力的平衡条件可得:Nm2gFOB50 N40 N10 N;由牛顿第三定律可知:乙对地面的压力N,则N10 N,方向竖直向下;(3)以滑轮轴为研究对象进行受力分析如图所示,设滑轮轴对滑轮的弹力的方向与竖直方向的夹角为,根据几何关系可得29030,解得:30;对滑轮:T2FOBcos3040 N;方向与竖直方向成30指向右上方14.如图所示,物体A在水平力F1400 N的作用下,沿着倾角60的斜面匀速下滑,物体A受的重力G400 N,(已知sin150.259,cos150.966)(1)物体A总共受到几个力的作用?(2)将F1与重力G进行合成,合力F大小等于多少?合力F与斜面成多少度角(锐角)?(3)将斜面对物体的支持力与滑动摩擦力合成,得到合力F,则F与F的大小、方向有怎样的关系?(4)斜面对物体的支持力与滑动摩擦力各等于多少?物体与斜面之间的动摩擦因数等于多少?答案(1)4个(2)400 N与斜面成75的锐角(3)等大反向(4)546 N146 N0.27解析(1)物体受到重力、支持力和水平力F1、摩擦力,共4个力作用(2)F1与重力G的合力F N400 NF与斜面成75的锐角,如图所示(3)将斜面对物体的支持力与滑动摩擦力合成,得到合力F,则F与F大小相等方向相反,作用在一条直线上如图所示(4)斜面对物体的支持力:F2Fcos15Gcos15546 N;滑动摩擦力F3Fsin15Gsin15146 N;动摩擦因数tan150.27.7
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