(全国版)高考物理一轮复习课时练习必修1 第二章 第1讲 (含解析)

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知识排查
重力
1.产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。
2．大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。
3．方向：总是竖直向下。
4．重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。
形变、弹力、胡克定律
1.形变
(1)弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。
(2)弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
2．弹力
(1)定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。
(2)产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。
(3)方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
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。
①k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。
②x是形变量，但不是弹簧形变以后的长度。
静摩擦力、滑动摩擦力、动摩擦因数
1.静摩擦力与滑动摩擦力对比
2.动摩擦因数
(1)定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力的大小和压力的比值，表达式μ＝eq \f(F,FN)。
(2)决定因素：与接触面的材料和粗糙程度有关。
小题速练
1．思考判断
(1)重力的方向一定指向地心。( )
(2)物体所受弹力的方向与自身形变的方向相同。( )
(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆。( )
(4)运动的物体也可以受到静摩擦力作用。( )
(5)两物体间正压力增大时，接触面间的摩擦力不一定增大。( )
(6)物体间的摩擦力越大，动摩擦因数一定越大。( )
答案 (1)× (2)√ (3)×
(4)√ (5)√ (6)×
2．如图1所示，一光滑的球静止在水平地面与竖直墙壁所夹的墙角处。下列说法正确的是 ( )
图1
A．球一定受墙壁的弹力且水平向左
B．球可能受墙壁的弹力且水平向左
C．球一定受到地面的弹力且竖直向上
D．球可能受到地面的弹力且竖直向上
解析 若球受到墙壁向左的弹力就一定会运动，所以选项A、B错误；球一定受到地面的弹力且竖直向上，否则球不能静止，所以选项C正确，D错误。
答案 C
3．(2016·江苏单科)一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为( )
A．40 m/N B．40 N/m
C．200 m/N D．200 N/m
解析 由胡克定律得劲度系数k＝eq \f(F,x)＝200 N/m，选项D正确。
答案 D
4．(多选)[人教版必修1·P61·T3改编]重量为100 N的木箱放在水平地板上，至少要用35 N的水平推力，才能使它从原地开始运动。木箱从原地移动以后，用30 N的水平推力，就可以使木箱继续做匀速运动。由此可知( )
A．木箱与地板间的最大静摩擦力为35 N
B．木箱所受的滑动摩擦力为30 N
C．木箱与地板间的动摩擦因数为0.35
D．木箱与地板间的动摩擦因数为0.3
答案 ABD
弹力的分析与计算
1．“三法”研判弹力的有无
2．弹力方向的确定
3.计算弹力大小的三种方法
(1)根据胡克定律进行求解。
(2)根据力的平衡条件进行求解。
(3)根据牛顿第二定律进行求解。
【例1】 画出下列图甲～戊中静止的球或杆受到的弹力及图戊中杆和绳对轻滑轮的弹力。
解析 平面与平面接触，弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触，弹力方向垂直于平面，也垂直于曲面过接触点的切面；曲面与曲面接触，弹力方向垂直于公切面；点与平面接触，弹力方向垂直于平面；点与曲面接触，弹力方向垂直于曲面过接触点的切面。图戊中绳对滑轮的弹力为水平向右和竖直向下，大小相等，其合力沿杆的延长线，由滑轮平衡知杆的弹力沿杆方向。
答案 如图所示
1．足球运动是目前最具影响力的项目之一，深受青少年喜爱。如图2所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是( )
图2
A．甲图中，静止在地面上的足球受到的弹力是由足球形变产生的
B．乙图中，静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C．丙图中，静止的足球受到脚所施加的竖直向下的弹力与地面提供的竖直向上的弹力是一对平衡力
D．丁图中，球网与足球间的弹力产生了两个明显的作用效果：一是使球网发生明显形变；二是使足球改变了运动状态
解析 静止在地面上的足球受到的弹力是由于地面形变产生的。静止在光滑水平地面上的两个足球接触但没有形变，相互间无弹力作用。足球受重力、脚所施加的竖直向下的弹力及地面提供的竖直向上的弹力，足球在三个力作用下静止，故A、B、C错误；球网与足球间的弹力产生了两个作用效果：一是使球网发生明显形变；二是使足球改变了运动状态，故D正确。
答案 D
2．如图3所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上，杆的另一端固定一个重为2 N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力 ( )
图3
A．大小为2 N，方向平行于斜面向上
B．大小为1 N，方向平行于斜面向上
C．大小为2 N，方向垂直于斜面向上
D．大小为2 N，方向竖直向上
解析 小球受重力和杆的支持力(弹力)作用处于静止状态，由二力平衡知识可知，杆对小球的弹力与重力等大、反向，故D正确。
答案 D
3．(多选)如图4所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则( )
图4
A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N
B．每根弹簧产生的弹力为150 N
C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m
D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m
解析 每只手的拉力均为600 N，故选项A错误；每根弹簧的弹力为F＝eq \f(600,4) N＝150 N，故选项B正确；每根弹簧的劲度系数k＝eq \f(F,x)＝eq \f(150,1.6－0.4) N/m＝125 N/m，故选项C正确，D错误。
答案 BC
摩擦力的有无及方向的判断
1．明晰“三个方向”
2.静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法
(2)状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向。
(3)牛顿第三定律法
先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
【例2】 2017年5月13日晚，钻石联赛上海站百米大战中，苏炳添以10秒09的成绩夺冠，成为第一个在钻石联赛百米夺冠的中国人。图5甲、乙为他奔跑途中的两个瞬间，其受力可简化成图丙、丁。用f1、f2分别表示他在图甲、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 ( )
图5
A．f1向后，f2向后 B．f1向前，f2向前
C．f1向前，f2向后 D．f1向后；f2向前
解析 在苏炳添奔跑途中，后脚用力向后蹬，他才向前运动，正是由于地面给后脚一个向前的静摩擦力，才使他能向前运动；而当前脚向前跨时，正是由于地面给前脚一个向后的静摩擦力，他才不会向前滑动，所以前脚受到地面的向后的静摩擦力，故选项C正确。
答案 C
1．如图6所示，在光滑的水平地面上，某一时刻长木板A的速度为v1，物块B的速度为v2，v1、v2的方向均向右。下列判断正确的是(A、B间不光滑)( )
图6
A．若是v1＝v2，A、B之间无滑动摩擦力
B．若是v1>v2，A受到了B所施加的向右的滑动摩擦力
C．若是v1＜v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦力
D．若是v1>v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力
答案 A
2．下列情景中，物体M所受摩擦力Ff的示意图正确的是( )
解析 物体静止在水平面上时，不受摩擦力，选项A错误；汽车停在斜坡上时，有沿斜坡向下滑动的趋势，则摩擦力方向沿斜坡向上，选项B正确；物体贴着竖直墙壁自由下落时，物体与墙壁间没有正压力，则没有摩擦力，选项C错误；瓶子被握在手中时，有下滑的趋势，则摩擦力方向向上，选项D错误。
答案 B
摩擦力的分析与计算
1．滑动摩擦力大小的计算方法
2.静摩擦力大小的计算方法
(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件求解。
(2)物体有加速度时，应用牛顿第二定律F合＝ma求解。
(3)最大静摩擦力与接触面间的压力成正比，其值大于滑动摩擦力，但通常认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
【例3】 如图7所示，A、B、C、D四个物体的质量相等，与传送带间的动摩擦因数也相同。A、B、C随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示，将D轻轻地放在正在运动的传送带上。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。在D刚开始运动时，下列叙述正确的是( )
图7
A．A、D受到的摩擦力都不为零
B．D受到的摩擦力最大
C．B受到的摩擦力大于C受到的摩擦力
D．B、C受到的摩擦力大小相等，方向相反
解析 A与传送带一起匀速运动，没有发生相对运动，也没有相对运动趋势，所以A不受摩擦力，A错误；对D进行受力分析，D与传送带发生相对运动，且对传送带压力最大，所以受到的摩擦力最大，B正确；对B、C进行受力分析，根据平衡条件可知B、C所受的静摩擦力大小均为mgsin θ，方向均沿传送带向上，故C、D错误。
答案 B
计算摩擦力大小的关键点
分清摩擦力的性质是静摩擦力还是滑动摩擦力，静摩擦力大小不能用F＝μFN计算。
1．如图8所示，质量为m的木块P在质量为M的长木板ab上滑行，长木板放在水平面上一直处于静止状态。若ab
与地面间的动摩擦因数为μ1，木块P与长木板ab间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g，则长木板ab受到地面的摩擦力大小为( )
图8
A．μ1Mg B．μ1(m＋M)gC．μ2mg D．μ1Mg＋μ2mg
解析 木块P对长木板的滑动摩擦力大小为F＝μ2mg，长木板始终静止，则地面对长木板的静摩擦力大小为F′＝F＝μ2mg，故选项C正确。
答案 C
2．如图9所示，建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石加竖直向上、大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则磨石受到的摩擦力的大小为( )
图9
A．(F－mg)cs θ B．(F－mg)sin θ
C．μ(F－mg)cs θ D．μ(F－mg)
解析 根据题意，磨石的合力为零，磨石肯定受到垂直于斜壁向下的弹力作用和沿斜壁向下的滑动摩擦力的作用。对磨石受力分析并根据平衡条件可求得，磨石受到的摩擦力Ff＝(F－mg)cs θ，垂直于斜壁向下的弹力FN＝(F－mg)sin θ，根据滑动摩擦力大小的计算公式还可求得Ff＝μFN＝μ(F－mg)sin θ，所以只有选项A正确。
答案 A
摩擦力的突变问题
1．“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
2．“静—动”突变或“动—静”突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。
3．“动—动”突变
某物体相对于另一物体滑动的过程中，若突然相对运动方向变了，则滑动摩擦力方向发生“突变”。
【例4】 [“动—动”突变]如图10所示，斜面固定在地面上，倾角为θ＝37°(sin 37° ＝0.6，cs 37°＝0.8)。质量为1 kg 的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g＝10 m/s2)( )
图10
解析 滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用，由Ff＝μFN和FN＝mgcs θ联立得F＝6.4 N，方向为沿斜面向下。当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mgsin θ