高三物理一轮课时集训4重力弹力摩擦力(有答案和解释)

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高三物理一轮课时集训4重力弹力摩擦力(有答案和解释)

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莲山 课件 w w w.5Y k J.C om 课时分层集训(四) 重力 弹力 摩擦力
(限时:40分钟)
(对应学生用书第263页)
[基础对点练]
 重力、弹力的分析
1.如图2­1­15所示,两辆车以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是(   )
 
图2­1­15
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置只与物体的质量分布有关
D.力是使物体运动的原因
A [物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,所以A正确,B错误;从图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,故C错误;力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因,所以D错误.]
2.如图2­1­16所示,一小球用两根轻绳挂于天花板上,球静止,绳1倾斜,绳2恰好竖直,则小球所受的作用力有(   ) 
【导学号:84370049】
 
图2­1­16
A.1个   B.2个
C.3个   D.4个
B [假设绳1对球有作用力,该作用力的方向斜向左上方,另外,小球在竖直方向上受重力和绳2的拉力,在这三个力的作用下小球不可能保持平衡而静止,所以绳1不可能对小球施加拉力,即小球所受的作用力有2个,故B正确.]
3.如图2­1­17所示,一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成,其上放一球,球与水平面的接触点为a,与斜面的接触点为b.当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时,下列结论正确的是(   )
 
图2­1­17
A.球在a、b两点处一定都受到支持力
B.球在a点一定受到支持力,在b点处一定不受支持力
C.球在a点一定受到支持力,在b点处不一定受到支持力
D.球在a点处不一定受到支持力,在b点处也不一定受到支持力
D [若球与小车一起做水平匀速运动,则球在b处不受支持力作用;若球与小车一起做水平向左的匀加速运动,则球在a处受到的支持力可能为零,选项D正确.]
4.如图2­1­18所示的四个图中,AB、BC均为轻质杆,各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接,两杆都在B处由铰链连接,且系统均处于静止状态.现用等长的轻绳来代替轻杆,能保持平衡的是(   )
 
图2­1­18
A.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙
B.图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁
C.图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁
D.图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁
B [如果杆受拉力作用,可以用与之等长的轻绳代替,如果杆受压力作用,则不可用等长的轻绳代替,题图甲、丙、丁中的AB杆均受拉力作用,而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用,故A、C、D均错误,B正确.]
 胡克定律的应用
5.一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为(   ) 
【导学号:84370050】
A.F2-F1l2-l1   B.F2+F1l2+l1
C.F2+F1l2-l1   D.F2-F1l2+l1
C [设弹簧的原长为l0,由胡克定律可得F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立可解得k=F1+F2l2-l1,故C正确.]
6.两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图2­1­19所示.开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则(   )
 
图2­1­19
A.b弹簧的伸长量也为L
B.b弹簧的伸长量为k1Lk2
C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为1+k2k1L
B [根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为k1Lk2,P端向右移动的距离为L+k1k2L,选项B正确.]
7.(2018•万州模拟)如图2­1­20所示,两个弹簧的质量不计,劲度系数分别为k1、k2,它们的一端固定在质量为m的物体上,另一端分别固定在Q、P上,当物体平衡时上面的弹簧处于原长.若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变,且弹簧均在弹性限度内),当物体再次平衡时,物体比第一次平衡时的位置下降了Δx,则Δx为(   )
 【导学号:84370051】
 
图2­1­20
A.mgk1+k2
B.k1k2mgk1+k2
C.2mgk1+k2
D.k1k22mgk1+k2
A [设放质量为m的物体时,k1压缩量为x,有k1x=mg;放质量为2m的物体时,又压缩了Δx,有k1(x+Δx)+k2Δx=2mg,将k1x=mg代入,即可得Δx=mgk1+k2,故选项A正确.]
 摩擦力的分析与计算
8.(2018•云南曲靖模拟)装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图2­1­21所示,则在匀加速拖出的过程中(   )
 
图2­1­21
A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小
B.材料与平台之间的相对速度逐渐增大,摩擦力逐渐增大
C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小
D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变
D [根据滑动摩擦力的求解公式Ff=μFN可知,滑动摩擦力的大小与动摩擦因数和正压力有关,与物体之间的接触面积无关,工人匀加速拖出材料的过程中,因材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,则工人拉力也不变,选项D正确.]
9.如图2­1­22所示,A为长木板,在水平地面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动.下列判断正确的是(A、B间不光滑)(   ) 
【导学号:84370052】
 
图2­1­22
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
A [当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间没有滑动摩擦力;当v1>v2时,以B为参考系,A向右运动,它受到B施加的向左的滑动摩擦力,B则受到A施加的向右的滑动摩擦力;当v1<v2时,以A为参考系,B向右运动,B受到A施加的向左的滑动摩擦力,A受到B施加的向右的滑动摩擦力.]
10.如图2­1­23所示,甲、乙、丙三个质量相同的物体分别在不同外力的作用下沿水平地面做匀速直线运动,地面与物体间的动摩擦因数均相同.下列判断正确的是(   )
 
图2­1­23
A.三个物体所受的摩擦力大小相等
B.丙物体所受的摩擦力最大
C.乙物体所受的摩擦力最大
D.甲物体所受的摩擦力最大
B [设外力F1与水平方向的夹角为θ,F3与水平方向的夹角为β,因为三个物体相对地面做匀速直线运动,所以受到的摩擦力为滑动摩擦力.对于甲,在竖直方向上有FN1=mg-F1sin θ,故受到的摩擦力Ff1=μFN1=
μ(mg-F1sin θ);对于乙,在竖直方向上有FN2=mg,故受到的摩擦力Ff2=μFN2=μmg;对于丙,在竖直方向上有FN3=mg+F3sin   β,故受到的摩擦力Ff3=μFN3=μ(mg+F3sin β),所以Ff3>Ff2>Ff1,B正确.]
11.(多选)如图2­1­24所示,用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t=0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.物体所受的摩擦力Ff随时间t的变化图象可能是(   )
 
图2­1­24
 
AD [物体开始做匀速直线运动,说明物体所受水平向右的拉力F与向左的滑动摩擦力等大反向.当F减小时,物体做减速运动.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正确.若F减小为零之前物体已停止运动,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正确.]
12.(2018•吉林长春模拟)如图2­1­25所示,一物块受到一水平力F作用静止于斜面上,此力F的方向与斜面平行,如果将力F撤除,下列对物块的描述正确的是(   ) 
【导学号:84370053】
 
图2­1­25
A.物块将沿斜面下滑
B.物块受到的摩擦力变小
C.物块立即获得加速度
D.物块所受的摩擦力方向不变
B [设物块的重力为G,将物块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面方向,沿斜面向下的分力大小为Gsin θ,如图,在斜面内受力分析,力F未撤除时,根据平衡条件得,静摩擦力大小Ff1=Gsin θ2+F2,力F撤除后,物块仍保持静止.根据平衡条件得摩擦力Ff2=Gsin θ,所以物块受到的摩擦力变小,且物块所受的摩擦力方向发生了改变,选项B正确.]
 
 
如图所示,一个质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平面上,质量为m的小木块(可视为质点)放在斜面上.现用一平行于斜面、大小恒定的拉力F作用于小木块上,拉力在以斜面所在的平面绕小木块旋转一周的过程中,斜面体和小木块始终保持静止状态,下列说法正确的是(   )
 
A.小木块受到斜面的最大摩擦力为F2+mgsin θ2
B.小木块受到斜面的最大摩擦力为F-mgsin θ
C.斜面体受到水平面的最大摩擦力为F
D.斜面体受到水平面的最大摩擦力为Fcos θ
C [对小木块受力分析可知,在力F绕小木块旋转一周的过程中,F沿斜面向下时小木块所受的静摩擦力最大,Ffm=F+mgsin θ,A、B均错误;对斜面体和小木块组成的整体受力分析可知,水平面对斜面体的摩擦力与F的水平分量大小相等,所以最大静摩擦力为F,此时F与斜面底边平行,所以C正确,D错误.]
[考点综合练]
13.(多选)物块A、B的质量分别为m和2m,用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,对B施加向右的水平拉力F,稳定后A、B相对静止地在水平面上运动,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的水平推力向右推A,稳定后A、B相对静止地在水平面上运动,弹簧长度为l2,则下列判断正确的是(   ) 
【导学号:84370054】
 
图2­1­26
A.弹簧的原长为2l1+l23
B.两种情况下稳定时弹簧的形变量相等
C.两种情况下稳定时两物块的加速度相等
D.弹簧的劲度系数为Fl1-l2
ACD [以A、B及弹簧组成的整体为研究对象,根据牛顿第二定律得知,两种情况下整体的加速度相等,而且加速度大小为a=F3m.设弹簧的原长为l0,根据牛顿第二定律得
第一种情况:对A有k(l1-l0)=ma,
第二种情况:对B有k(l0-l2)=2ma,
联立解得l0=2l1+l23,k=Fl1-l2,故A、C、D正确.
第一种情况弹簧的形变量为Δl=l1-l0=13(l1-l2),第二种情况弹簧的形变量为Δl′=l0-l2=23(l1-l2),故B错误.]
14.(多选)为了测定木块和竖直墙壁之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:用一根弹簧将木块压在墙上,同时在木块下方有一个拉力F2作用,使木块恰好匀速向下运动(弹簧随木块一起向下运动),如图2­1­27所示.现分别测出了弹簧的弹力F1、拉力F2和木块的重力G,则以下结论正确的是(   )
 
图2­1­27
A.木块受到竖直向下的滑动摩擦力
B.木块所受的滑动摩擦力阻碍木块下滑
C.木块与墙壁之间的动摩擦因数为F2F1
D.木块与墙壁之间的动摩擦因数为F2+GF1
BD [木块相对于竖直墙壁下滑,受到竖直向上的滑动摩擦力阻碍木块下滑,A错误,B正确;分析木块受力如图所示.
 
由平衡条件可得FN=F1
Ff=G+F2,又Ff=μFN
以上三式联立可解得
μ=G+F2F1,故C错误,D正确.]
 
(2017•西安联考)如图所示,A、B两物体叠放在水平地面上,A物体质量m=20 kg,B物体质量M=30 kg.处于水平位置的轻弹簧一端固定于墙壁,另一端与A物体相连,轻弹簧处于自然状态,其劲度系数为250 N/m,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.5.现有一水平推力F作用于物体B上使B缓慢地向墙壁移动,当移动0.2 m时,水平推力F的大小为(已知A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2)(   )
 
A.350 N   B.300 N
C.250 N   D.200 N
B [设A、B间没有相对滑动,则轻弹簧的压缩量为x=0.2 m,此时轻弹簧的弹力大小为F=kx=50 N,而A与B间的最大静摩擦力为FfA=μmg=100 N,所以A、B之间没有相对滑动,它们之间的摩擦力为静摩擦力,其大小为Ff1=50 N,B与地面间的摩擦力为滑动摩擦力,其大小为Ff2=μ(m+M)g=250 N,所以推力的大小为F=Ff1+Ff2=300 N,即B选项正确.]
15.一横截面为直角三角形的木块按如图2­1­28所示放置,质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边上,物体C放在倾角为60°的直角边上,B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接,A、C的质量比为34,整个装置处于静止状态.已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(μ<1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧弹力大小为mg,C与斜面间无摩擦,则(   )  
 
图2­1­28
A.物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向
B.物体A所受摩擦力大小为12mg,物体B不受摩擦力作用
C.弹簧处于拉伸状态,A、B两物体所受摩擦力大小均为12mg,方向均沿斜面向下
D.剪断弹簧瞬间,物体A一定加速下滑
C [物体C的质量为433m,其重力沿斜面的分力为2mg,取A、B及中间的弹簧为系统,则有2mg=2mgsin 30°+Ff,所以Ff=mg,因动摩擦因数μ<1,所以A、B一定受摩擦力作用,且方向均沿斜面向下,A、B错误;物体A、B的受力情况分别如图甲、乙所示,即有T=mgsin 30°+FfA,T′+FfB+mgsin 30°=2mg,T=T′,得FfA=FfB=12mg,C正确;剪断弹簧瞬间,物体A仍处于静止状态,D错误.] 文 章来源
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