新高考物理一轮复习学案 2.1三大性质力及实验探究弹力和伸长伸长长度的关系(含解析)
展开知识框架
实验探究弹力与伸长长度的关系
1.重力
(1)产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.
(2)大小:G=mg.
(3)g的特点
①在地球上同一地点g值是一个不变的常数.
②g值随着纬度的增大而增大.
③g值随着高度的增大而减小.
(4)方向:竖直向下.
(5)重心
①相关因素:物体的几何形状;物体的质量分布.
②位置确定:质量分布均匀的规则物体,重心在其几何中心;对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定.
2.弹力
(1)形变:物体形状或体积的变化叫形变.
(2)弹力
①定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用.
②产生条件:
物体相互接触;物体发生弹性形变.
(3)胡克定律
①内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.
②表达式:F=kx.k是弹簧的劲度系数,单位为N/m;k的大小由弹簧自身性质决定.x是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度.
3.摩擦力
1.定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力.
2.产生条件
(1)接触面粗糙;
(2)接触处有挤压作用;
(3)两物体间有相对运动或相对运动的趋势.
3.方向:与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反.
4.大小
(1)滑动摩擦力:F=μFN;
(2)静摩擦力:0
核心素养一 弹力有无及方向的判
1.弹力有无的判断方法
(1)条件法:根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力.此方法多用来判断形变较明显的情况.
(2)假设法:对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运动状态不变,则此处不存在弹力,若运动状态改变,则此处一定有弹力.
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
(4)替换法:可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换,看能否维持原来的运动状态.
2.弹力方向的判断方法
(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断.
(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.
核心素养二 弹力的分析与计算
首先分析物体的运动情况,然后根据物体的运动状态,利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力.
核心素养三 含弹簧类弹力问题的分析与计算
中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有如下几个特性:
(1)弹力遵循胡克定律F=kx,其中x是弹簧的形变量.
(2)轻:即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零.
(3)弹簧既能受拉力,也能受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能受拉力,不能受压力.
(4)由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变.但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们产生的弹力立即消失.
核心素养四 静摩擦力方向的判断
1.假设法:静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反,利用“假设法”可以判断出物体相对运动趋势的方向.
2.状态法:根据二力平衡条件、牛顿第二定律,可以判断静摩擦力的方向.
3.利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断,此法关键是抓住“力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力的方向.
核心素养五 摩擦力大小的计算
计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力.
(1)滑动摩擦力由公式F=μFN计算,应用此公式时要注意以下两点:
①μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.
②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关.
(2)静摩擦力的计算
①它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关,跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因此它具有大小、方向的可变性,变化性强是它的特点.对具体问题,要具体分析研究对象的运动状态,根据物体所处的状态(平衡、加速等),由力的平衡条件或牛顿运动定律求解.
②最大静摩擦力Fmax:是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力.它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,Fmax比滑动摩擦力稍大些,通常认为二者相等,而静摩擦力可在0~Fmax间变化.
典例精讲
1.关于重力,下列说法正确的是( )
A.球体的重心一定在球心上
B.物体上只有重心处才受到重力作用
C.物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力
D.同一物体在同一地点,无论运动状态如何,其所受重力都一样大
解析:均匀球体的重心一定在球心上,而非均匀球体的重心不一定在球心上,选项A错误;物体上各处都受到重力,选项B错误;由于物体的重力是由地球对物体的吸引而产生的,与物体的运动状态无关,则知物体向上抛出时受到的重力等于它静止时受到的重力,选项C错误;同一物体在同一地点,重力加速度g相同,物体的重力G=mg相同,选项D正确.
答案:D
2.S1和S2分别表示劲度系数为k1和k2的两根弹簧,k1>k2.a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物块,ma>mb,将弹簧与物块按右图所示方式悬挂起来.现要求两根弹簧的总长度最大,则应使( )
A.S1在上,a在上
B.S1在上,b在上
C.S2在上,a在上
D.S2在上,b在上
解析:根据胡克定律F=kx可知,当F=(ma+mb)g一定时,k和x成反比,故S2在上,上边弹簧最长;S1在下,当k一定时,F=mg和x成正比,故a在下,b在上,D正确.
答案:D
3.如图所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或向下做匀速运动,下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述,正确的是( )
A.物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下
B.物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下
C.物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用
D.无论A随传送带一起向上还是向下运动,传送带对物体A的作用力均相同
解析:无论传送带向上还是向下运动,物体A随传送带匀速运动处于平衡状态,在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下的运动趋势,传送带对物体有沿斜面向上的静摩擦力,如图所示,根据平衡条件可得Ff=mgsin θ,所以D正确.
答案:D
4.(2016·高考海南卷)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与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≠0
B.f1≠0,f2=0,f3=0
C.f1≠0,f2≠0,f3=0
D.f1≠0,f2≠0,f3≠0
解析:对a、b、P整体受力分析可知,整体相对地面没有相对运动趋势,故f3=0;将a和b看成一个整体,ab整体有相对斜面向下运动的趋势,故b与P之间有摩擦力,即f2≠0;对a进行受力分析可知,由于a处于静止状态,a相对于b有向下运动的趋势,故a和b之间存在摩擦力作用,即f1≠0,故选项C正确.
答案:C过关训练
一、单选题
1.如图所示,一小鸟沿着较粗的均匀树枝从右向左缓慢爬行,小鸟从A 运动到B 的过程中 ( )
A.树枝对小鸟的弹力先减小后增大
B.树枝对小鸟的摩擦力先增大后减小
C.树枝对小鸟的摩擦力先减小后增大
D.树枝对小鸟的合力先减小后增大
2.竖直平面内放一直角杆,水平部分粗糙,竖直部分光滑,如图套有质量相等的小球A和B,A,B间用细绳相连.初始A球处于恰要滑动的状态,若A球在水平拉力F的作用下向右缓慢地移动一小段距离后撤去拉力,最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,则( )
A.移动过程中,竖直杆对B球的弹力变小
B.移动过程中,水平杆对A球的弹力变小
C.撤去拉力后,A球仍然可能保持静止
D.撤去拉力后,A一定会滑动
3.如图所示,倾角为θ=37°的传送带以速度v1=2 m/s顺时针匀速转动。将一小物块以v2=8 m/s的速度从传送带的底端滑上传送带。已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,传送带足够长,取sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g=10 m/s2,下列说法正确的是( )
A.小物块运动的加速度大小恒为10 m/s2
B.小物块向上运动的时间为0.6 s
C.小物块向上滑行的最远距离为4 m
D.小物块最终将随传送带一起向上匀速运动
4.重量为100N的木箱放在水平地上,至少要用35N的水平推力,才能使其运动.运动后,用30N就可以使木箱继续做匀速运动.木箱与地板间的最大静摩擦力为:( )
A.30NB.35NC.100ND.大于30N小于35N
5.如图所示,轻质弹簧的劲度系数为k,小球重G,平衡时小球在A处,今用力F压小球至B处,使弹簧缩短x,则此时弹簧的弹力为( )
A.kx
B.kx-G
C.G-kx
D.kx+G
6.一个小朋友沿一倾斜的滑梯匀速直线下滑,关于小朋友受力的情况,下面说法正确的是
A.小朋友受到的合力为零
B.小朋友受到重力、支持力、摩擦力和下滑力
C.小朋友所受重力和支持力大小相等
D.小朋友匀速下滑的速度越大,他所受的摩擦力就越小
7.现代的激光打印机都是自动进纸的,有一种进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸,进纸时滚轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,并沿逆时针方向匀速转动,确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为 SKIPIF 1 < 0 ,白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为 SKIPIF 1 < 0 。不考虑静电力的影响,下列说法正确的是( )
A.滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向左
B.若 SKIPIF 1 < 0 则打印机不能实现自动进纸
C.除最上面第一、二张白纸外越向下白纸之间的摩擦力越大
D.进纸过程中除最上面第一、二张白纸外其它纸之间均没有摩擦力
8.如图所示,水平桌面上的木质框架质量为M,劲度系数为k的轻质弹簧上端悬挂在框架上,下端链接质量为m的铁球,m>M.为使铁球上下振动时木质框架不离开桌面,铁球的振幅最大为
A. B. C. D.
9.如图所示,用水平力去推静止在水平地面上的大木箱, 没有推动.关于木箱受到的推力和摩擦力,下列说法正确的是
A.推力和摩擦力大小相等B.推力小于摩擦力
C.推力和摩擦力方向相同D.推力大于摩擦力
10.原长为15cm的轻弹簧,竖直悬挂一个100g的钩码,平衡时弹簧的长度变为17cm,现在钩码下端再挂一个同样的钩码,已知弹簧仍处于弹性限度内,取重力加速度大小g=10m/s2。弹簧再次平衡时,下列说法正确的是( )
A.弹簧共伸长了6cm
B.弹簧的长度变为34cm
C.弹簧的劲度系数为50N/m
D.弹簧的劲度系数为100N/m
11.生活中经常用刀来劈开物体。如图是刀刃的横截面,F是作用在刀背上的力,若刀刃的横截面是等腰三角形,刀刃两侧面的夹角为θ,刀的重力可以忽略,则刀劈物体时对物体的侧向推力FN的大小为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
12.在2018俄罗斯世界杯上,葡萄牙和西班牙的比赛中C罗独中三元,图示为本场比赛 C罗的首球进球的精彩瞬间,下列描述正确的是( )
A.C罗脚接触球时对球的力大于球对脚的力
B.C罗脚接触球时脚对球的力是因为球的形变引起的
C.球在空中飞行时若不计空气阻力,则做匀变速曲线运动
D.球飞出后还受到一个使其向前飞行的力
13.如图所示,质量为m的物块和质量为M的木板叠放在水平地面上,现给物块一个初速度使它在木板上向右滑行,木板与地面间动摩擦因数为μ1,物块与木板间动摩擦因数为μ2,已知木板始终处于静止状态,那么下列说法正确的是( )
A.物块受到的摩擦力大小为μ1mg
B.物块对木板的摩擦力方向水平向左
C.地面对木板的摩擦力大小一定是 SKIPIF 1 < 0
D.地面对木板的摩擦力是水平向左的静摩擦力
14.在研究摩擦力的实验中,用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的木块,木块运动状态及弹簧测力计的读数如下表所示(每次实验时,木块与桌面的接触面相同)则由此表分析可知( )
A.木块受到的最大静摩擦力为 0.5N
B.木块受到的最大静摩擦力一定为0.7N
C.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的
D.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有二次是相同的
15.下列关于运动和力的叙述,正确的是( )
A.图甲中滑冰运动员,在弯道处若地面摩擦力突然消失,他将沿着弯道半径方向“离心”而去
B.图乙中,小球在碗里做匀速圆周运动的向心力就是碗对小球的支持力
C.图丙中,在水平直跑道上减速运动的航天飞机,伞对飞机的拉力大于飞机对伞的拉力
D.图丁中,人在体重计上站起的过程,指针示数可能会先变大后变小
16.如图所示,质量为10kg的物体静止在水平桌面上,物体与桌面间的动摩擦因数为0.2,现对其施加水平向左的拉力F,(已知重力加速度 SKIPIF 1 < 0 ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力)以下说法正确的是( )
A.物体对桌面的压力就是木块所受的重力,施力物体是地球
B.物体对桌面的压力是弹力,施力物体是桌面
C.若拉力 SKIPIF 1 < 0 ,物体受到的摩擦力大小为20N,方向向右
D.若拉力 SKIPIF 1 < 0 ,物体受到的摩擦力大小为20N,方向向右
17.将足球放在蹦床上,当足球与蹦床均静止时,下列说法正确的是( )
A.足球对蹦床有向下的压力,是因为足球发生了弹性形变
B.蹦床对足球有向上的支持力,是因为足球发生了弹性形变
C.如果足球的气打得更足一点,足球可能不发生形变
D.由于足球太轻,所以蹦床不会发生形变
18.下列关于力的说法中正确的是( )
A.一对作用力与反作用力的性质不一定相同
B.受静摩擦力作用的物体一定静止
C.物体所受的弹力的方向与该力的施力物体的形变方向相反
D.重力的方向总是竖直向下且指向地球中心
二、多选题
19.如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态 SKIPIF 1 < 0 已知墙面光滑,水平地面粗糙,现将A球向下移动一小段距离,两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力N和地面对B的摩擦力的变化f情况是 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
A.N不变B.N变大C.f变大D.f变小
20.光滑半圆槽的边缘上固定有一轻质定滑轮,轻质定滑轮轴与一直杆AB一端连接,直杆可绕B在竖直面上转动,轻绳一端连接一小球P,另一端跨过轻质定滑轮后套着一铁环Q,然后固定在直杆的A端,如图所示。开始时直杆通过外力水平放置并使整个系统处于平衡状态,不计任何摩擦阻力,小球可视为质点,则( )
A.若轻绳PB段与BQ段均与竖直方向成30°角,小球P和铁环Q的质量之比为1:1
B.若小球P的质量足够大,系统平衡时小球P可能位于半圆弧槽的最低点
C.若通过外力把直杆AB顺时针缓慢转动一小段距离,小球P的位置可能不动
D.若通过外力把直杆AB逆时针缓慢转动一小段距离,小球P的位置一定下移
21.如图所示,A、B、C、D四个人做杂技表演,B站在A的肩上,双手拉着C和D,A撑开双手水平支持着C和D.若四个人的质量均为m,他们的臂长相等,重力加速度为g,不计A手掌与C、D身体间的摩擦.则下列结论正确的是( )
A.A受到地面的支持力为4mg
B.B受到A的支持力为3mg
C.B受到C的拉力为 SKIPIF 1 < 0 mg
D.C受到A的推力为 SKIPIF 1 < 0 mg
22.如图甲所示,劲度系数为k的轻弹簧,一端固定在倾角θ=30°的光滑斜面底端,质量m=1kg的物块从图示位置由静止开始沿斜面下滑,物块从刚接触弹簧至最低点的过程中,速度v和弹簧压缩量Δx之间的关系如图乙所示,取重力加速度g=10m/s2,则( )
A.弹簧劲度系数k=250N/m
B.物块刚接触弹簧时速度最大
C.当Δx=4cm时,物体的加速度大小为5m/s2
D.物块从接触弹簧到最低点的过程,加速度先减小再增大
23.如图甲所示,倾角为 SKIPIF 1 < 0 的传送带以恒定的速率v0沿逆时针方向运行。t=0时,将质量m=1kg的炭块(可视为质点)轻放在传送带上,炭块相对地面的v-t图象如图乙所示,整个过程炭块未滑离传送带。设沿传送带向下为正方向,取重力加速度g=10m/s2。则( )
A.炭块与传送带间的动摩擦因数为0.4
B.0~2.0s内摩擦力对炭块做功-24J
C.0~2.0s内炭块与传送带摩擦产生的热量为24J
D.炭块在传送带上的痕迹长度为4m
24.有一堆砂子在水平面上堆成圆锥形,稳定时底角为α,如图所示.如果视每粒砂子完全相同,砂子与砂子之间,砂子与地面之间的动摩擦因数均为μ,砂子之间的最大静摩擦力可近似认为与滑动摩擦力相等,以下说法正确的是( )
A.砂堆稳定时,砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零
B.砂堆稳定时,只有形成严格规则的圆锥,底面受到地面的摩擦力才为零
C.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足tan αmax= μ
D.砂堆稳定时形成的圆锥的底角最大值满足cs αmax= μ
25.如图所示,两根轻绳一端系于结点O,另一端分别系于固定圆环上的A、B两点,O点下面悬挂一物体M,绳OA水平,拉力大小为F1,绳OB与OA的夹角α=120°,拉力大小为F2,将两绳同时缓慢顺时针转过75°,并保持两绳之间的夹角α始终不变,且物体始终保持静止状态。则在旋转过程中,下列说法正确的是( )
A.F1逐渐增大B.F1先增大后减小
C.F2逐渐减小D.F2先增大后减小
三、作图题
26.如图所示,物体重为150N,用两根绳子悬挂起来,水平绳子的拉力大小为200N,顶部向上绳子的拉力大小为250N,试画出它们的图示。
四、解答题
27.一质量不计的劲度系数为 SKIPIF 1 < 0 N/m的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施一水平拉力F,已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,物体与地面间的最大静摩擦力为8.2N,取 SKIPIF 1 < 0 m/s2.
(1)当初物体静止,当弹簧拉长到12cm时,求物体受到摩擦力多大?
(2)当初物体静止,缓慢增大拉力,若将弹簧拉长到13cm时,物体所受的摩擦力大小为多少?
参考答案
1.C
【解析】
对小鸟受力分析如图所示:
小鸟所受的弹力N=mgcsθ,从A到B的过程中,θ先减小后增大,则弹力先增大后减小,故A错误;小鸟所受的摩擦力f=mgsinθ,从A到B的过程中,θ先减小后增大,则摩擦力先减小后增大,故C正确,B错误;树枝对小鸟的作用力与小鸟的重力等值反向,所以树枝对小鸟的合力大小不变,故D错误.所以C正确,ABD错误.
2.D
【解析】A、设AB与竖直杆之间的夹角为,B球受到重力,竖直杆的支持力和绳子的拉力,受力分析如图所示:
对B: ①, ②
对A受力如图所示:
则: ③, ④
联立以上各式得:,可知水平杆对A球的弹力与夹角无关,保持不变;变大,T增大,N增大,故A错误,B错误;
C、A向右缓慢移动的过程中,AB杆与竖直方向的夹角变大,由①知,AB间绳子的拉力逐渐增大,则绳子的拉力沿沿水平方向的拉力增大;开始时A受到的绳子的拉力与A受到的摩擦力恰好相等,则A向右移动后,绳子的拉力沿水平方向的分力大于A受到的摩擦力,所以A不能保持静止,一定会滑动,故C错误,D正确;
点睛:A球缓慢向右移动,系统处于平衡状态,合力为零,先以B球为研究对象,分析受力情况,由平衡条件分析细线拉力和竖直杆对B球的变化,再以A球为研究对象,分析受力情况,由平衡条件研究水平杆对A球的支持力和拉力F的变化情况。
3.C
【详解】
A.由于 SKIPIF 1 < 0 ,则开始一段时间小物块相对传送带向上运动,其所受滑动摩擦力沿传送带向下,由牛顿第二定律有
SKIPIF 1 < 0
解得
a1=10m/s2
方向沿斜面向下,
因为mgsinθ>?mgcs,则小物块速度与传送带速度相同之后,小物块将相对传送带向下运动,其所受滑动摩擦力方向沿传送带向上,由牛顿第二定律有
ma2=mgsinθ−μmgcsθ
解得
a2=2m/s2
方向沿斜面向下,
A错误;
B.两段运动时间分别是
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
小物块则向上运动的时间是t1+t2=1.6s,B错误;
C.小物块在t1和t2时间内位移分别是
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
向上滑行最远距离是
x=x1+x2=4m
C正确;
D.由以上计算分析可知,小物块先沿传送带向上减速到零,再向下加速,D错误。
故选C。
4.B
【解析】
【详解】
由题可知当要用35N的水平推力时,木箱才能从原地开始运动,则此时水平推力恰好等于最大静摩擦力,所以木箱与地板间的最大静摩擦力为35N,故B正确,A、C、D错误;
故选B。
5.D
【详解】
当弹簧处于平衡位置A时:设弹簧的形变量为 SKIPIF 1 < 0 ,由胡克定律得
SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0
小球向下压缩x至B位置时,小球的形变量
SKIPIF 1 < 0
由胡克定律得
SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0
故选项D正确。
故选D。
6.A
【详解】
A.在倾斜的滑梯匀速直线下滑,则小朋友所受到的合力为零,故A正确;
BC.对小朋友受力分析知,重力竖直向下,斜面对小朋友的支持力垂直斜面向上,和沿斜面向上的滑动摩擦力,故BC错误;
D.小朋友运动速度的大小与其所受的摩擦力大小没有必然的联系,故D错误。
故选A。
7.B
【详解】
A.第一张纸相对于滚轮的运动趋势方向与滚轮的运动方向相反,则受到滚轮的静摩擦力与滚轮的运动方向相同,即受到滚轮的摩擦力向右,故A错误;
B.若要自动进纸,则滚轮与白纸之间的摩擦力要大于纸与纸的摩擦力,则有 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 则打印机不能实现自动进纸,故B正确;
CD.设每张的质量为m,动摩擦因数为μ2,对第二张分析,它对第三张纸的压力等于上面两张纸的重力及滚轮的压力,最大静摩擦力为
SKIPIF 1 < 0
而受到的第一张纸的滑动摩擦力为
SKIPIF 1 < 0
则第一张纸与第二张纸之间存在滑动摩擦力,第二张纸以下的纸张均受到静摩擦力,大小均等于 SKIPIF 1 < 0 ,故CD错误。
故选B。
8.A
【解析】框架的重力为Mg,只有当铁球处在最高位置、弹簧被压缩、框架受到竖直向上的弹力等于Mg时,框架对桌面的压力恰好减小为零;根据胡克定律,此时弹簧被压缩,铁球静止(处于平衡)时,弹簧被拉长,振幅是指振子离开平衡位置的最大距离,振幅最大为,可见,铁球的振幅只要不大于,框架就不会离开桌面,故A正确,BCD错误;
故选A。
【点睛】铁球在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是弹簧弹力等于小球重力的时候,要使木质框架不会离开桌面,则当小球运动到最高点时,弹簧的弹力等于Mg,据此可求最大振幅时弹簧的伸长量;根据平衡位置和最大振幅时候的弹簧伸长量,可计算振幅的最大值。
9.A
【解析】
木箱水平方向受到推力和摩擦力,由于木箱没有运动,受力平衡,所以推力和摩擦力的大小相等,方向相反,故A正确;
综上所述本题答案是:A
10.C
【详解】
由题意可知
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
根据胡克定律F=kx得
SKIPIF 1 < 0
当F2=2F1=2N时,设伸长量为x2,则根据胡克定律可知
SKIPIF 1 < 0
即弹簧伸长了4cm所以弹簧此时的长度为
SKIPIF 1 < 0
故选C。
11.B
【详解】
ABCD.将力F根据平行四边形定则分解如下
由几何知识得,侧向推力的大小为
SKIPIF 1 < 0
ACD错误B正确。
故选B。
12.C
【详解】
A.人对球和球对人的作用力是相互作用力,大小相等,故A错误;
B.脚对球的作用力,是因为脚形变后对球施加的作用力,故B错误;
C.球在飞行过程中,不计空气阻力,则只受重力,因此加速度不变,即为匀变速曲线运动,故 C正确;
D.球飞出后,仅受重力、空气阻力,故D错误。
故选C。
13.D
【详解】
A.物块受到的摩擦力为μ2mg,方向向左,选项A错误;
B.根据作用力与反作用力可知物块对木板的摩擦力方向向右,选项B错误;
CD.物块对木板的摩擦力方向向右,大小为μ2mg,地面对木板的摩擦力为静摩擦力,大小为μ2mg,方向向左,故C错误,D正确。
故选D。
14.C
【详解】
由表中实验数据可知,第一次实验时,木块受到的静摩擦力是0.4N,第二次实验时受到的静摩擦力是0.6N,所以最大静摩擦力是0.6N,故A B错误;在五次实验中,三次实验木块受到的摩擦力是滑动摩擦力,由于实验过程中物体间的动摩擦因数与物体间的压力不变,则木块受到的滑动摩擦力不变,这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的,故C正确,D错误;故选C.
15.D
【详解】
运动员在弯道处,若地面摩擦力突然消失,他将沿切线方向“离心”而去,故A错误.小球在碗中做匀速圆周运动,靠合力提供向心力,合力的方向始终指向圆心,故B错误.伞对飞机的拉力与飞机对伞的拉力是一对作用力和反作用力,大小相等,故C错误.人在体重计上站起时,加速度先向上后向下,先超重后失重,指示针的示数会先变大后变小,故D正确.故选D.
点睛:本题考查了圆周运动、牛顿第二定律、牛顿第三定律的基本运用,会根据加速度的方向确定超失重,知道作用力和反作用力大小相等,与运动状态无关.
16.D
【详解】
A.物体对桌面的压力大小等于木块所受的重力,施力物体是物块,故A错误;
B.物体对桌面的压力是弹力,是由于物体发生形变而产生的,故B错误;
C.物体与桌面之间的最大静摩擦力为
SKIPIF 1 < 0
若拉力 SKIPIF 1 < 0 ,则物体仍静止,受到的摩擦力大小为 SKIPIF 1 < 0 ,方向向右,故C错误;
D.若拉力 SKIPIF 1 < 0 ,则物体已经滑动,物体受到的滑动摩擦力大小为 SKIPIF 1 < 0 ,方向向右,故D正确。
故选D。
17.A
【详解】
A.足球对蹦床有向下的压力,是施力物体形变引起的,即足球发生了弹性形变,故A正确;
B.蹦床对足球有向上的支持力,是施力物体蹦床发生了弹性形变,故B错误;
CD.如果足球的气打得更足一点或者足球太轻,都能产生形变,只是发生的是不明显的形变,故CD错误;
故选A。
18.C
【解析】
【详解】
A. 一对作用力与反作用力的性质一定相同,故A错误;
B.受静摩擦力作用的物体相对接触的物体是静止的,相对地面可能是运动的,故B错误;
C.弹力产生是因为施力物体发生形变,欲恢复形变对接触的物体产生力的作用,力的方向与形变方向相反,故C正确;
D.重力的方向总是竖直向下,赤道和两极处指向地球中心,其它位置一般不指向地心,故D错误。
故选C。
19.AC
【解析】
对整体进行受力分析,知竖直方向:N=2mg,移动两球后,仍然平衡,则N仍然等于2mg,所以N不变;水平方向:地面对B的摩擦力f等于竖直墙壁对A的弹力;再隔离对A进行受力分析,墙壁对A球的弹力力FN=mgtanθ;
当A球向下移动一小段距离,夹角θ增大,所以FN增大,则地面对球B的摩擦力f变大.故AC正确,BD错误.故选AC.
点睛:在该题中运用了整体法和隔离法,先对整体受力分析,确定地面对球B的支持力不变.再隔离分析,判断杆子对球的作用力变化.
20.AD
【详解】
A.受力分析如下图所示,若轻绳PB段与BQ段均与竖直方向成30°角,即
SKIPIF 1 < 0
由几何关系可得,OP与竖直方向的夹角也为 SKIPIF 1 < 0 ,对小球P有
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
对铁环Q有
SKIPIF 1 < 0
联立可得出小球P和铁环Q的质量之比为1:1,故A正确;
B.如果小球P在半圆弧槽的最低点,那么连接小球的轻绳拉力应该为零,此时整个系统不可能平衡,故B错误;
C.假设小球P位置不变,轻绳拉力不变,B端右侧的绳长l不变,把直杆AB顺时针转动一小段距离,AB段的水平距离d变小,由
SKIPIF 1 < 0
可知, SKIPIF 1 < 0 变小,绳的拉力
SKIPIF 1 < 0
将变小,与小球P位置不变时轻绳拉力不变矛盾,故C错误;
D.直杆AB逆时针缓慢转动一小段距离,AB段的水平距离d也是变小,设 SKIPIF 1 < 0 ,如图建立直角坐标系,对小球P受力正交分解可得
SKIPIF 1 < 0
即
SKIPIF 1 < 0
可知小球质量不变,轻绳拉力变小, SKIPIF 1 < 0 变大,小球P下移,故D正确。
故选AD。
21.ABC
【详解】
以四个人整体为研究对象,由平衡条件得:地面对A的支持力NA=4mg;故A正确.对C:分析受力如图2所示,
则有FAC=mgtan30°= SKIPIF 1 < 0 mg,即C受到A的推力约为 SKIPIF 1 < 0 mg.FBC= SKIPIF 1 < 0 mg,即C受到B的拉力为 SKIPIF 1 < 0 mg,则B受到C的拉力也为 SKIPIF 1 < 0 mg.对B分析受力如图1所示,根据对称性,有FCB=FDB,FBC=FCB,则有B受到A的支持力NB=mg+2FCBcs30°=mg+2× SKIPIF 1 < 0 mg× SKIPIF 1 < 0 =3mg.故BC正确,D错误.故选ABC.
【点睛】
本题是多个物体的平衡问题,关键是研究对象的选择,采用整体法和隔离法相结合比较简便.
22.ACD
【详解】
AB.由图可知,当弹簧被压缩2cm时物块的速度最大,此时
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
选项A正确,B错误;
C.当Δx=4cm时,则
SKIPIF 1 < 0
解得物体的加速度大小为
a=5m/s2
选项C正确;
D.物块从接触弹簧到最低点的过程,加速度先减小,当弹簧被压缩2cm时加速度减为零,然后再反向增大,选项D正确。
故选ACD。
23.BC
【详解】
A.由图知,炭块先做初速度为零的匀加速直线运动,速度达到传送带速度后(在 SKIPIF 1 < 0 时刻),由于重力沿斜面向下的分力大于摩擦力,炭块继续向下做匀加速直线运动,从图象可知传送带的速度为
SKIPIF 1 < 0
在0-1.0s内,炭块摩擦力方向沿斜面向下,匀加速运动的加速度为
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 图象可得
SKIPIF 1 < 0
即有
SKIPIF 1 < 0
在1.0-2.0s,炭块的加速度为
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 图象可得
SKIPIF 1 < 0
即有
SKIPIF 1 < 0
联立可得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
故A错误;
BCD.根据“面积”表示位移,可知0~1.0s炭块相对于地的位移
SKIPIF 1 < 0
传送带的位移为
SKIPIF 1 < 0
炭块对传送带的位移大小为
SKIPIF 1 < 0
方向向上
摩擦力对炭块做功为
SKIPIF 1 < 0
炭块与传送带摩擦产生的热量为
SKIPIF 1 < 0
根据“面积”表示位移,可知1.0~2.0s炭块相对于地的位移为
SKIPIF 1 < 0
传送带的位移为
SKIPIF 1 < 0
1.0~2.0s内炭块对传送带的位移大小为
SKIPIF 1 < 0
方向向下
摩擦力对炭块做功为
SKIPIF 1 < 0
炭块与传送带摩擦产生的热量为
SKIPIF 1 < 0
所以0~2.0s内摩擦力对炭块做功
SKIPIF 1 < 0
炭块与传送带摩擦产生的热量为
SKIPIF 1 < 0
因痕迹有重叠,故留下的痕迹为5m,故B,C正确,D错误;
故选BC。
24.AC
【详解】
AB、把所有沙子看成一个整体,对整体受力分析,由水平方向合力为零可得,砂子稳定时,砂堆底面受到地面的摩擦力一定为零,与形状无关,故A正确,B错误;
C、取斜面上的一粒质量为m的沙子,若沙子恰好平衡,倾角最大,沙子受力平衡,对沙子受力分析,根据平衡条件得:
mgsinα=μmgcsα
解得:tanα=μ
所以αmax=arctanμ,故C正确,D错误.
故选AC.
25.BC
【详解】
如图所示
作出力的矢量三角形,由正弦定理可得
SKIPIF 1 < 0
在旋转过程中,两端绳子的夹角不变,则 SKIPIF 1 < 0 始终为60°,而 SKIPIF 1 < 0 从30°逐渐增大,且最后超过90°, SKIPIF 1 < 0 从90°逐渐减小,根据正弦值的变化可知,F1先增大后减小,F2逐渐减小,BC正确。
故选BC。
26.
【详解】
取0.5cm表示50N,则重力和两根绳子拉力的图示如图所示
27.(1) SKIPIF 1 < 0 ; (2) SKIPIF 1 < 0
【详解】
试题分析:(1) SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,物体仍静止 (4分)
故,静摩擦力 SKIPIF 1 < 0 (2分)
(2) SKIPIF 1 < 0 ,物体滑动,加速前进; (2分)
受动摩擦力 SKIPIF 1 < 0 (3分)
考点:本题考查了物体的平衡、摩擦力.
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