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高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力综合与测试单元测试复习练习题
展开学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图,在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a和b叠放在P的斜面上,整个系统处于静止状态。若将a和b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。则( )
A.f1=0,f2≠0,f3≠0B.f1≠0,f2≠0,f3=0
C.f1≠0,f2=0,f3=0D.f1≠0,f2≠0,f3≠0
2.用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示.两斜面I、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面I、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则( )
A.B.
C.D.
3.如图所示,一小球用轻绳悬于O点,用力F拉住小球,使悬线保持偏离竖直方向30°角,且小球始终处于平衡状态。为了使F有最小值,F与竖直方向的夹角θ应该是( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
4.物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行.已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2.若轻绳能承受的最大张力为1 500 N,则物块的质量最大为( )
A.150kgB.kgC.200 kgD.kg
5.如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.2-B.C.D.
6.一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )
A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm
7.2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是( )
A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度
C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下
D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布
8.如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则( )
A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小
C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大
9.一轻绳一端系在竖直墙M上,另一端系一质量为m的物体A,用一轻质光滑圆环O穿过轻绳,并用力F拉住轻环上一点,如图所示.现使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置.则在这一过程中,力F、绳中张力FT及力F与水平方向夹角θ的变化情况是( )
A.F保持不变,FT逐渐增大,夹角θ逐渐减小
B.F逐渐减小,FT保持不变,夹角θ逐渐减小
C.F逐渐减小,FT保持不变,夹角θ逐渐增大
D.F逐渐增大,FT逐渐减小,夹角θ逐渐增大
10.如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为( )
A.B.C.mD.2m
二、多选题
11.如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮.一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N.另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态.现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止,则在此过程中( )
A.水平拉力的大小可能保持不变
B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加
C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
12.如图所示,斜面c上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体及斜面均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.c受到地面的摩擦力向右
B.a、b两物体的受力个数一定相同
C.a、b两物体对斜面的压力一定相同
D.逐渐增大拉力F,b物体先滑动
13.如图所示,质量均为m的箱子A和物体B,用轻质细绳跨过光滑的定滑轮相连,A置于倾角θ=30°的斜面上,处于静止状态,A与定滑轮间的细绳与斜面平行。现向A中缓慢地加入沙子,整个系统始终保持静止,则在加入沙子的过程中( )
A.绳子拉力保持不变
B.A对斜面的压力保持不变
C.A所受的摩擦力先减小后增大
D.A所受的摩擦力逐渐增大
三、解答题
14.如图所示,质量m1=12kg的物体A用细绳绕过光滑的滑轮与质量为m2=2kg的物体B相连,连接A的细绳与水平方向的夹角为θ=53°,此时系统处于静止状态.已知A与水平面的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度取g=10m/s2,sin53°=0.8,cs53°=0.6.求:
(1)A物体所受摩擦力的大小;
(2)欲使系统始终保持静止,物体B的质量不能超过多少?
15.如图甲所示,轻杆OB可绕B点自由转动,另一端O点用细绳拉住,固定在左侧墙壁上,质量为m的重物用细绳OC悬挂在轻杆的O点,OA与轻杆的夹角∠BOA=30°.乙图中水平轻杆OB一端固定在竖直墙壁上,另一端O装有小滑轮,用一根绳跨过滑轮后悬挂一质量为m的重物,图中∠BOA=30°,求:
(1)甲、乙两图中细绳OA的拉力各是多大?
(2)甲图中轻杆受到的弹力是多大?
(3)乙图中轻杆对滑轮的作用力是多大?
参考答案
1.B
【详解】
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向上的摩擦力,f1≠0;
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向上的摩擦力,f2≠0;
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,f3=0;故选B。
【点睛】
本题考查静摩擦力的分析和判断,要注意明确静摩擦力随物体受到的外力的变化而变化;同时明确静摩擦力产生的条件,从而分析是否存在摩擦力;同时注意整体法与隔离法的正确应用。
2.D
【详解】
对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态,受力分析如图,由几何关系可知,, .解得, 由牛顿第三定律知,故D正确
3.C
【详解】
小球受三个力平衡,重力大小、方向均不变,绳的拉力方向不变。由图解法可知当F与绳垂直时,拉力F最小,如图:
此时F与竖直方向夹角为60°,且最小值为
F=mgsin30°=mg
故选C。
4.A
【详解】
T=f+mgsinθ,f=μN,N=mgcsθ,代入数据解得:m=150kg,故A选项符合题意
5.C
【详解】
当拉力水平时,物体匀速运动,则拉力等于摩擦力,即:,当拉力倾斜时,物体受力分析如图
由平衡条件得:,,又,得摩擦力为:,联立解得:,故选C.
6.B
【分析】
本题属于共点力平衡问题,首先对物体进行受力分析,再根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力,然后列式求解;如果物体受到三力处于平衡状态,可根据矢量三角形法,将三个力移动到一个三角形中,然后根据正弦定理列式求解.前后两次始终处于静止状态,即合外力为零,在改变绳长的同时,绳与竖直方向的夹角跟着改变.
【详解】
设弹性绳的劲度系数为k,左、右两半段绳的伸长量:,由共点力的平衡条件可知,钩码的重力:,将弹性绳的两端缓慢移至天花板上同一点时,钩码的重力:,解得:,则弹性绳的总长度变为:,故选B.
7.C
【详解】
A.以桥身为研究对象,钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向,则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力,增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变,故A错误;
B.由图甲可知,当索塔高度降低后,变大, 变小,故T变大,故B错误;
C.由B的分析可知,当钢索对称分布时,,钢索对索塔的合力竖直向下,故C正确;
D.受力分析如图乙,只要 ,钢索AC、AB的拉力FAC、FAB进行合成,合力竖直向下,钢索不一定要对称分布,故D错误;
故选C。
8.B
【详解】
A.对两环和书本的整体受力分析,竖直方向:2N=mg,可知将两环距离变小后杆对A环的支持力不变,选项A错误;
BD.对圆环B受力分析可知,f=Tcsθ;对书本:2Tsinθ=mg,解得 (其中的θ是绳与杆之间的夹角),则当两环距离变小后,θ变大,则f减小,与B环相连的细绳对书本的拉力T变小,选项B正确,D错误;
C.同理,杆对A环的摩擦力减小,杆对A环的支持力不变,则杆对A环的力减小,选项C错误.
9.B
【详解】
由于绳子AOM直接连着重物,所以绳子的张力FT与重物的重力相等,即大小保持不变;在向下移动的过程中,逐渐增大,绳子两边AO、OM的合力逐渐减小,所以F减小,由于力F的方向是的角平分线方向,所以得到夹角θ逐渐减小,故选B.
10.C
【详解】
设悬挂小物块的点为O',圆弧的圆心为O,由于ab=R,所以三角形Oab为等边三角形。
根据几何知识可得∠aO'b=120°,而在一条绳子上的张力大小相等,故有T=mg,小物块受到两条绳子的拉力作用大小相等,夹角为120°,故受到的合力等于mg,因为小物块受到绳子的拉力和重力作用,且处于平衡状态,故拉力的合力等于小物块的重力为mg,所以小物块的质量为m,故ABD错误,C正确。故选C。
点睛:解决本题关键是能根据题目给出的几何关系确认拉小物块的两绳夹角为120°,再根据两个大小相等互成120°两力的合成结论求解即可。
11.BD
【详解】
如图所示,以物块N为研究对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F逐渐增大,绳子拉力T逐渐增大;
对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面向下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也逐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面向上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力f可能先减小后增加.故本题选BD.
12.AC
【详解】
A.以a、b、c整体为研究对象,受力分析,可知有向左运动的趋势,则c受到的摩擦力向右,A正确;
B.a物体受重力、细线拉力、支持力、摩擦力,b物体受重力、支持力、拉力,不一定有摩擦力,B错误;
C.对a、b分别受力分析,正交分解有
FN=mgcsα-FTsinθ
支持力相等,所以压力相同,C正确;
D.对a沿斜面方向有
FTcsθ+mgsinθ=Ffa
对b沿斜面方向有
FTcsθ-mgsinθ=Ffb
正压力相等,所以最大静摩擦力相等,则a先达到最大静摩擦力,先滑动,D错误。
故选AC。
13.AC
【详解】
A.对物体B由二力平衡可知绳子拉力大小等于B的重力大小,故绳子拉力保持不变,选项A正确;
BCD.未加沙子时,绳子的拉力大小为
F=mg
A的重力沿斜面向下的分力大小为
mgsin30°=mg
故摩擦力大小为mg,方向沿斜面向下,A对斜面的压力大小为
FN=mgcs30°=mg
加入沙子的过程中,重力沿斜面向下的分力增大,A对斜面的压力增大,A所受摩擦力先减小后反向增大,选项C正确,B、D错误。
故选AC。
14.(1)12N(2)6kg
【分析】
(1)对物体A受力分析,根据水平方向的受力情况求解A物体所受摩擦力的大小;(2)当A与桌面之间的摩擦力达到最大静摩擦时,可求解物体B质量的最大值.
【详解】
(1)对物体B:由二力平衡可知细绳拉力的大小为F=m2g;
A物体受力分析如图,由平衡可得:Fcs530=Ff,
解得Ff=12N
(2)设最大静摩擦力为Fmax,以A为研究对象,在水平方向:Fcs530=Fmax;
竖直方向:FN+Fsin530=m1g
Fmax=μFN
联立解得m2=6kg
15.(1)2mg;mg;(2);(3)mg;
【详解】
(1)图甲中,以O点为研究对象,受力分析,
根据平衡条件得:
,,
图乙中,对绳子上的O点分析:
,受力平衡,有: ,
(2)由牛顿第三定律:图甲中OB杆受到的弹力
(3)乙图中,根据题意可得,对O点受力分析:
滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F,
因同一根绳张力处处相等,都等于物体的重量,即 .
用平行四边形定则作图,因为拉力F1和F2的夹角为120°,则由几何知识得:
乙图中,由于平衡,则 轻杆对滑轮的作用力和轻绳对滑轮的作用力大小相等,方向相反,即
综上所述本题答案是:(1)2mg;mg;(2);(3)mg;
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