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- 2021-05-13 发布
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力学3
[第17页 第1题] 如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在竖直向上的力F作用下,A、B保持静止,以下说法正确的是( )
A.物体B受力的个数为3
B.物体A受力的个数为5
C.F的大小等于A、B的重力之和
D.A受到墙的摩擦力方向可能向上,也可能向下
[答案] C
[解析] A、B整体受重力和向上的力F,由平衡知识可知F等于A、B总重力大小,且墙对A没有弹力,隔离分析可知A、B间存在静摩擦力、相互弹力,所以A受3个力,B受4个力。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第17页 第2题] (2012上海十校联考)如图所示,a为水平输送带,b为倾斜输送带。当行李箱随输送带一起匀速运动时,下列判断中正确的是( )
A.a上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
B.b上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
C.a上的行李箱受的支持力与重力是一对作用力与反作用力
D.b上的行李箱受的支持力与重力是一对平衡力
[答案] B
[解析] a上的行李箱做匀速直线运动,所受摩擦力为零,A错;b上的行李箱相对于输送带有向下的运动趋势,B对;a上的行李箱受的支持力与重力是一对平衡力,C错;b上的行李箱受的支持力和摩擦力的合力与重力是一对平衡力,D错。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第17页 第3题] (2012江苏盐城)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为( )
A. B. C. D.
[答案] B
[解析] 以第1块石块为研究对象,其受力如图所示,由平衡条件可知B正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第17页 第4题] (2011安徽理综,14,6分)一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。则物块( )
A.仍处于静止状态 B.沿斜面加速下滑 C.受到的摩擦力不变 D.受到的合外力增大
[答案] A
[解析] 物块恰好静止在斜面上,沿斜面方向有:mg sin θ=μmg cos θ,得μ=tan θ,摩擦力Ff=mg sin θ,施加一个竖直向下的恒力F后,沿斜面向下的力(mg+F) sin θ与沿斜面向上的力μ(mg+F) cos θ仍然相等,所以物块仍处于静止状态,合外力不变,仍为零,故A正确,B、D错误。受到的摩擦力Ff '=(mg+F) sin θ,变大,故C错误。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第16页 第12题] (2013江苏徐州联考)在倾角为α的斜面上,一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端,另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体,并用与斜面夹角为β的力F拉住,使整个装置处于静止状态,如图所示。不计一切摩擦,圆柱体质量为m,求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力FN的大小。
某同学分析过程如下:
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。
沿斜面方向:F cos β=mg sin α①
沿垂直于斜面方向:F sin β+FN=mg cos α②
问:你认为上述分析过程正确吗?若正确,按照这种分析方法求出F及FN的大小;若不正确,指明错误之处并求出你认为正确的结果。
[答案] 见解析
[解析] 不同意。平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用,其受力如图所示。
①式应改为:F cos β+F=mg sin α③
由③式得F=mg④
将④代入②,得
FN=mg cos α-F sin β=mg cos α-mg sin β
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第17页 第5题] (2011江苏单科,1,3分)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g。若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为( )
A. B. C.mg tan α D.mg cot α
[答案] A
[解析] 由对称性可知两侧面所受弹力相等,设为FN,石块受力如图所示,由三力平衡可知四边形OABC为菱形,故△ODC为直角三角形,且∠OCD为α,则由mg=FN sin α 可得FN=,故A正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第17页 第6题] (2010安徽理综,19,6分)L形木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。则木板P的受力个数为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
[答案] C
[解析] 对木板P进行受力分析:木板P受重力、斜面的支持力、滑块Q的压力、弹簧的弹力和与斜面间的摩擦力5个力的作用,故选C。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第17页 第7题] (2013江苏连云港摸底考)下列各组共点的三个力,可能平衡的有( )
A.3 N,4 N,8 N B.3 N,5 N,1 N C.4 N,7 N,8 N D.7 N,9 N,16 N
[答案] CD
[解析] 选项A中3 N与4 N的合力最大值为7 N,不可能与8 N平衡。选项B中3 N与1 N的合力最大值为4 N,不可能与5 N平衡。选项C中4 N与7 N的合力范围为3~11 N,可能与8 N平衡。选项D中7 N与9 N的合力最大值为16 N,可能与16 N平衡,故C、D项正确。
[变式训练] (2009山东理综,16,中)如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心. 一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点. 设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ. 下列关系正确的是( )
A. F= B. F=mg tan θ C. FN= D. FN=mg tan θ
[变式答案] A
[变式解析] 滑块受力如图,由平衡条件知:
=cot θ⇒F=mg cot θ=,FN=.
[第17页 第8题] (2013江苏盐城)如图所示,物体m与斜面体M一起静止在水平面上。若将斜面的倾角θ稍微增大一些,且物体m仍静止在斜面上,则( )
A.斜面体对物体的支持力变小
B.斜面体对物体的摩擦力变大
C.水平面与斜面体间的摩擦力变大
D.水平面与斜面体间的摩擦力变小
[答案] AB
[解析] 斜面体对物体的支持力大小为mg cos θ,斜面体对物体的摩擦力大小为mg sin θ,显然θ增大时,支持力变小,摩擦力变大,即A、B正确。由整体法可知,水平面对斜面体始终无摩擦力,即C、D均错。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第17页 第9题] (2013辽宁五校联考)在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于平衡状态。已知A、B两物体的质量分别为M和m,则下列说法正确的是( )
A.A物体对地面的压力大小为Mg
B.A物体对地面的压力大小为(M+m)g
C.B物体对A物体的压力小于mg
D.A物体对地面的摩擦力可能大于mg
[答案] BD
[解析] 把两个物体看做整体分析受力,应用平衡条件,可得地面对A的支持力为(M+m)g,由牛顿第三定律可知,A物体对地面的压力大小为(M+m)g,选项A错误B正确。隔离B受力分析,应用平衡条件,可得A对B的支持力大于mg,由牛顿第三定律可知,B物体对A物体的压力大于mg,选项C错误。由于B、A两物体球心连线与水平方向的夹角未知,所以A物体对地面的摩擦力可能大于mg,选项D正确。
[变式训练] (2013届武汉部分学校高三11月联考,9)下列有关力的说法正确的是
A.轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力
B.地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小
C.质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有电磁相互作用
D.有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是强相互作用
[变式答案] AB
[变式解析] 轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力,A项正确;地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小,B项正确;质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有核力作用,C项错;有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是弱相互作用,D项错。
[第17页 第10题] (2013陕西西安)在如图所示装置中,轻质滑轮悬挂在绳间,两物体质量分别为m1、m2,悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径,不计一切摩擦,整个装置处于静止状态。则( )
A.α一定等于β
B.m1一定大于m2
C.m1一定小于m2
D.m1可能等于m2
[答案] AD
[解析] 轻质滑轮悬挂在绳间,两侧细绳中拉力相等,α一定等于β,选项A正确;由于题中没有给出角α、β的数值,不能判断出m1、m2大小关系,选项D正确,B、C错误。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第18页 第11题] (2013江苏镇江)如图所示,质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态。m和M相接触的边与竖直方向的夹角为α,若不计一切摩擦,求:
(1)水平面对正方体M的弹力大小;
(2)墙面对正方体m的弹力大小。
[答案] (1)(M+m)g (2)mg cot α
[解析] (1)以两个正方体整体为研究对象,整体受到向上的支持力和向下的重力,处于静止状态,所以水平面对正方体M的弹力大小为FN=(M+m)g。
(2)对正方体m进行受力分析如图所示。
把FN2沿水平方向和竖直方向分解,有FN2 cos α=FN1,FN2 sin α=mg,解得FN1=mg cot α。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第18页 第12题] (2012江苏连云港高级中学)如图所示,质量M=2 kg的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块A与质量m= kg的小球B相连。今用跟水平方向成α=30°角的力F=10 N,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动过程中M、m相对位置保持不变,取g=10 m/s2。求:
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ。
[答案] (1)30° (2)
[解析] (1)设轻绳对B的拉力为T,由平衡条件可得:
F cos 30°=T cos θ,F sin 30°+T sin θ=mg
解得T=10 N,tan θ=,即θ=30°
(2)又设轻绳对A的拉力为T',则T'=T,有
T'sin θ+Mg=FN,T'cos θ=μFN
解得μ=
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第19页 第1题] (2012江苏盐城)如图所示,相隔一定距离的两个相同的圆柱体A、B固定在等高的水平线上,一细绳套在两圆柱体上,细绳下端悬挂一重物。绳和圆柱体之间无摩擦,当重物一定时,绳越长( )
A.绳对圆柱体A的作用力越小,作用力与竖直方向的夹角越小
B.绳对圆柱体A的作用力越小,作用力与竖直方向的夹角越大
C.绳对圆柱体A的作用力越大,作用力与竖直方向的夹角越小
D.绳对圆柱体A的作用力越大,作用力与竖直方向的夹角越大
[答案] A
[解析] 如图甲所示,以绳子的结点O为研究对象,设绳OA与OB段的夹角为θ,OA与OB上的拉力的合力大小等于G,FOA=FOB=F=,绳子越长夹角θ越小,绳子上的拉力F越小。如图乙所示,以A为研究对象,绳子越长夹角α越大,绳子上的拉力F越小,根据力的平行四边形定则,绳对圆柱体A的作用力越小,其方向与竖直方向的夹角越小,选项A正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第19页 第2题] (2013江苏南京月考)一只球挂在三角形木块的左侧面,如图所示,球与木块均能保持静止,则( )
A.地面对木块的摩擦力向左
B.地面对木块的摩擦力向右
C.地面对木块无摩擦力
D.若地面光滑,挂上球后木块一定滑动
[答案] C
[解析] 以球和木块整体为研究对象,受重力和支持力而处于静止状态。水平方向不受力,否则不能处于平衡状态,故应选C。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第19页 第3题] (2013重庆一中)如图为三种形式的吊车的示意图,OA为可绕O点转动的杆,重力不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA在三图中受力Fa、Fb、Fc的关系是( )
A.Fa>Fc=Fb
B.Fa=Fb>Fc
C.Fa>Fb>Fc
D.Fa=Fb=Fc
[答案] B
[解析] 对图(a),画出A点受力分析图,可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(a)中杆OA受力Fa=2G cos 30°=G。对图(b),画出A点受力分析图,由tan 30°=G/Fb',可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(b)中杆OA受力Fb=G/tan 30°=G。对图(c),画出A点受力分析图,由cos 30°=Fc'/G可得杆OA对A点的作用力,由牛顿第三定律可得图(c)中杆OA受力Fc=G cos 30°=G/2。所以Fa=Fb>Fc,选项B正确。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第19页 第4题] (2012课标,16,6分)如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦,在此过程中( )
A.N1始终减小,N2始终增大
B.N1始终减小,N2始终减小
C.N1先增大后减小,N2始终减小
D.N1先增大后减小,N2先减小后增大
[答案] B
[解析] 对小球进行受力分析,设板与墙夹角为θ,转到水平位置过程中θ逐渐增大,N1=mg cot θ,N2'=N2=,而在第一象限内sin θ为增函数,cot θ为减函数,可知随着θ增大,N1和N2都减小,则只有B正确。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第19页 第5题] (2012江苏扬州)在高尔夫球场上有一种放置备用球的装置,由两个互相垂直的光滑平板组成,如图所示。有10个大小相同、质量均为m的光滑高尔夫球,静止放置于该装置中,平板AB与水平面的夹角为30°,则第2个球对第3个球的作用力大小为( )
A.4mg B.8mg C.4mg D.8mg
[答案] A
[解析] 以3~10号球为整体,由平衡条件可得第2个球对第3个球的作用力F=8mg sin 30°=4mg,故A正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第19页 第6题] (2013陕西西安)如图所示,两个相同的光滑小球甲和乙放在倾角为45°的斜面上,被一固定在斜面上的竖直挡板挡住,设每个小球的重力大小为G,甲球对乙球的作用力大小为F1,斜面对乙球的作用力大小为F2,则以下结论正确的是 ( )
A.F12
B. G>F1
C.G=F1
D.F1=F2
[答案] BD
[解析] 将乙球的重力分解,由平衡条件可得甲球对乙球的作用力大小F1=G sin 45°,斜面对乙球的作用力大小为F2=G sin 45°,显然,F1=F2,G>F1,选项B、D正确,A、C错误。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第19页 第7题] (2013黑龙江哈尔滨三中月考)一质量为m的铁球在水平推力F的作用下,静止在倾角为θ的斜面和竖直墙壁之间,铁球与斜面的接触点为A,推力F的作用线通过球心,如图所示,假设斜面、墙壁均光滑。若水平推力缓慢增大,则在此过程中( )
A.铁球对斜面的作用力缓慢增大
B.斜面对铁球的支持力大小为mg/cos θ
C.墙对铁球的作用力大小始终等于推力F
D.墙对铁球的作用力大小始终小于推力F
[答案] BD
[解析] 若水平推力缓慢增大,铁球对竖直墙壁的作用力缓慢增大,对斜面的作用力不变,选项A错误;分析铁球受力,设斜面对铁球支持力为N,竖直墙壁对铁球支持力为N',由平衡条件可得,N cos θ=mg,N sin θ+N'=F,解得斜面对铁球的支持力大小为N=mg/cos θ,墙对铁球的作用力大小始终小于推力F,选项B、D正确,C错误。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第19页 第8题] (2012山东理综,17,5分)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2
转动,在O点悬挂一重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小。若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则( )
A.Ff变小
B.Ff不变
C.FN变小
D.FN变大
[答案] BD
[解析] 系统处于平衡状态,以整体为研究对象,在竖直方向:2Ff=(2m+M)g,Ff=g,与两板间距离无关,B正确;以点O为研究对象,受力如图,挡板间的距离稍许增大后,硬杆OO1、OO2之间的夹角θ变大,F==变大,又FN=F sin ,则木块与挡板间正压力FN变大,D正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第20页 第9题] (2010山东理综,17,4分)如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面,m2在空中),力F与水平方向成θ角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是( )
A.N=m1g+m2g-F sin θ
B.N=m1g+m2g-F cos θ
C.f=F cos θ
D.f=F sin θ
[答案] AC
[解析] 对于m1、m2和轻弹簧组成的系统受力分析如图,由平衡条件知:
水平方向:f=F cos θ
竖直方向:N+F sin θ=m1g+m2g
得N=m1g+m2g-F sin θ,正确选项为A、C。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第20页 第10题] 如图所示,不计滑轮质量与摩擦,重物挂在滑轮下,绳A端固定,将右端绳由B移到C或D(绳长不变),绳上张力分别为TB、TC和TD,则TB、TC和TD的大小关系为 ;若右端绳与竖直方向的夹角θ分别为θB、θC、和θD,则θB、θC和θD的大小关系为 。
同一根绳子跨过光滑的滑轮时,绳子各段所受拉力大小相等,故结点O处受力如图所示。由几何关系可知,OB'=OB,即AOB'为绳长L,则sin θ=,右端绳由B移至C点时d不变,故有θB=θC,TB=TC=。
当右端绳移至D点时,L不变,d增大,故θ增大,cos θ减小,T增大,综上可知:TB=TCD,θB=θC<θD。
[答案] TB=TCD θB=θC<θD
[解析] 同一根绳子跨过光滑的滑轮时,绳子各段所受拉力大小相等,故结点O处受力如图所示。由几何关系可知,OB'=OB,即AOB'为绳长L,则sin θ=,右端绳由B移至C点时d不变,故有θB=θC,TB=TC=。
当右端绳移至D点时,L不变,d增大,故θ增大,cos θ减小,T增大,综上可知:TB=TCD,θB=θC<θD。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第20页 第11题] (2012课标,24,14分)拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)。设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ,重力加速度为g。某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ。
(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小。
(2)设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0,若θ≤θ0,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tan θ0。
[答案] (1) (2)λ
[解析] (1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把,将推拖把的力沿竖直和水平方向分解,按平衡条件有
F cos θ+mg=N①
F sin θ=f②
式中N和f分别为拖把对地板的正压力和摩擦力。由摩擦定律有
f=μN③
联立①②③式得
F=mg④
(2)若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动,应有
F sin θ≤λN⑤
这时,①式仍满足,联立①⑤式解得
sin θ-λ cos θ≤λ
现考察使上式成立的θ角的取值范围。注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零,有
sin θ-λ cos θ≤0
使上式成立的θ角满足θ≤θ0,这里θ0是题中所定义的临界角,即当θ≤θ0时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把。临界角的正切为tan θ0=λ
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第21页 第1题] 实验中所说的合力与两分力具有相同的效果,是指下列说法中的( )
A.弹簧测力计的弹簧被拉长
B.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变
C.细绳套受拉力产生形变
D.使橡皮条在某一方向上伸长某一长度
[答案] D
[解析] 两个力拉和一个力拉,都使橡皮条结点到达同一点,故D对。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第21页 第2题] 在“验证力的平行四边形定则”的实验中,需要两次拉伸橡皮条:一次是通过细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条,在这两次拉伸中( )
A.只要求将橡皮条拉到相同的长度
B.要求将橡皮条沿相同的方向拉到相同的长度
C.要求将弹簧测力计拉到相同的刻度
D.要求将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置
[答案] BD
[解析] 合力与分力的作用效果相同,即将橡皮条沿相同的方向拉到相同的长度或将结点拉到相同的位置。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第21页 第3题] [2010天津理综,9(2)]在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
①实验对两次拉伸橡皮条的要求中,下列哪些说法是正确的 (填字母代号)。
A.将橡皮条拉伸相同长度即可
B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C.将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
②同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是 (填字母代号)。
A.两细绳必须等长
B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C.用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
[答案] ①BD ②BD
[解析] ①该实验的关键是等效替代,故选B、D。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第21页 第4题] (2012北京海淀)某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”。将弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的挂钩处系一细线,把细线的另一端系在弹簧测力计A下端细线上的O点处,手持弹簧测力计B水平向左拉,使O点缓慢地向左移动,且总保持弹簧测力计B的拉力方向不变。不计弹簧测力计所受的重力,两弹簧测力计的拉力均不超出它们的量程,则弹簧测力计A、B的示数FA、FB的变化情况是( )
A.FA变大,FB变小
B.FA变小,FB变大
C.FA变大,FB变大
D.FA变小,FB变小
[答案] C
[解析] 对O点受力分析如图,可知FA=,FB=mg tan θ,O点缓慢向左移动θ增大,则FA、FB均变大,C正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第21页 第5题] 将橡皮筋的一端固定在A点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 N、分度值为0.1 N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端被拉到O点时,两根细绳相互垂直,如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。
(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N 和 N。(只需读到0.1 N)
(2)在方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
[答案] (1)2.5 4.0 (2)如图所示
[解析] (详见答案)
[变式训练] (2013届武汉部分学校高三11月联考,9)下列有关力的说法正确的是
A.轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力
B.地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小
C.质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有电磁相互作用
D.有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是强相互作用
[变式答案] AB
[变式解析] 轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力,A项正确;地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小,B项正确;质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有核力作用,C项错;有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是弱相互作用,D项错。
[第21页 第6题] 某同学在学完“力的合成”后,想在家里做实验验证力的平行四边形定则。他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计,按如下步骤进行实验。
A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向
B.在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧测力计的读数F
C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧测力计的示数相等,在白纸上记下细线的方向,弹簧测力计的示数如图甲所示
D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F'
(1)在步骤C中,弹簧测力计的读数为 N。
(2)在步骤D中,合力F'= N。
(3)若 ,就可以验证力的平行四边形定则。
[答案] (1)3.00 (2)5.2±0.2 (3)F'在竖直方向且数值与F近似相等
[解析] (1)弹簧测力计读数时需要估读,最终的读数要以有效数字的形式给出,根据图甲弹簧测力计指针的位置,可读出力的大小为3.00 N。
(2)根据力的大小可以用线段的长度来表示,利用刻度尺和三角板在图乙上由已知的两个力作出平行四边形,测量出平行四边形的对角线的长度,与标度1 N的长度进行比较,可求出F'的大小为(5.2±0.2) N。
(3)若F'在竖直方向且数值与F近似相等,则在实验误差允许的范围内可以验证力的平行四边形定则。
[变式训练] (2012长春第三次调研)两根劲度系数不同的轻质弹簧原长相同, 分别将它们的一端固定, 用大小相同的力F分别拉两根弹簧的另一端, 平衡时两根弹簧的长度差为Δx;改变力F的大小, 则长度差Dx与力F的关系图象正确的是(弹簧的拉伸均在弹性限度内)( )
[变式答案] C
[变式解析] 由胡克定律知F=k1(l1-l0)及F=k2(l2-l0), 又Δx=l1-l2, 解之有Δx=F∝F, 故只有C正确.
[第21页 第7题] 图甲为“探究求合力的方法”的实验装置。
(1)下列说法中正确的是 。
A.在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中,橡皮条结点O的位置不能变化
B.弹簧测力计拉细线时,拉力方向必须竖直向下
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(2)弹簧测力计的指针如图乙所示,由图可知拉力的大小为 N。
[答案] (1)AC (2)4.00
[解析] (1)结点O的位置不变,才能使F1、F2与F的作用效果相同,故A对。是否竖直向下拉,不影响实验结果,故B错。C显然是正确的。只要F1、F2方向间夹角适当,就可达到减小测量误差的目的,故D错。
(2)测力计的最小刻度为0.1 N,估读到下一位,则结果为4.00 N。
[变式训练] (2013届武汉部分学校高三11月联考,9)下列有关力的说法正确的是
A.轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力
B.地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小
C.质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有电磁相互作用
D.有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是强相互作用
[变式答案] AB
[变式解析] 轮胎表面都有花纹状的沟槽,雨天,沟槽能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力,A项正确;地面有沙子,易滑倒,是由于滚动摩擦比滑动摩擦小,B项正确;质子带正电,但质子(与中子)却能聚在一起构成原子核,是因为它们之间有核力作用,C项错;有些原子核能够自发地放出射线,这种现象称为放射现象。在放射现象中起作用的是弱相互作用,D项错。
[第22页 第8题] (2012湖南衡阳)如图所示,某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器,该型号传感器在受到拉力时读数为正,受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳,可沿固定的板做圆弧形移动。B固定不动,通过光滑铰链连接长0.3 m的杆,将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向,按如下步骤操作:
①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB=θ
②对两个传感器进行调零
③用另一根绳在O点悬挂一个钩码,记录两个传感器的读数
④取下钩码,移动传感器A改变θ角
重复上述实验步骤,得到表格。
F1/N
1.001
0.580
…
1.002
…
F2/N
-0.868
-0.291
…
0.865
…
θ
30°
60°
…
150°
…
(1)根据表格数据,A传感器对应的是表中力 (选填“F1”或“F2”)。钩码质量为 kg(保留一位有效数字)。
(2)本实验中多次对传感器进行调零,对此操作说明正确的是( )
A.因为事先忘记调零
B.何时调零对实验结果没有影响
C.为了消除横杆自身重力对结果的影响
D.可以完全消除实验的误差
[答案] (1)F1 0.05 (2)C
[解析] (1)A传感器中的力均为正值,故A传感器对应的是表中力F1,平衡时,mg=F1 sin θ,当θ=30°时,F1=1.001 N,可求得m=0.05 kg。
(2)在挂钩码之前,对传感器进行调零,目的是为了消除横杆自身重力对结果的影响,故C正确。
[变式训练] (2012郑州市高三第二次质检,15)如图所示, 倾角为θ的固定斜面上有一个固定竖直挡板, 在挡板和斜面之间有一个质量为m的光滑球, 球对斜面和挡板的压力大小分别为( )
A. mg cos θ和mg sin θ B. mg sin θ和mg cos θ
C. /和mg tan θ D. mg cot θ和mg cos θ
[变式答案] C
[变式解析] 将球所受重力按作用效果分解为水平方向垂直于挡板的分力与垂直于斜面向下的分力,作出力的分解示意图,由图中几何关系易知C正确.
[第22页 第9题] (2013浙江十校联考)(1)在“探究求合力的方法”的实验中,要求每次合力与分力产生相同的效果,必须( )
A.每次将橡皮条拉到同样的位置
B.每次把橡皮条拉直
C.每次准确读出弹簧测力计的示数
D.每次记准细绳方向
(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证,那么图(2)中= 。
[答案] (1)A (2)
[解析] 在“探究求合力的方法”的实验中,要求每次合力与分力产生相同的效果,必须每次将橡皮条拉到同样的位置,选项A正确;如果“力的平行四边形定则”得到验证,则有FB cos α=FC cos β,图(2)中==。
[变式训练] (2012太原市高三第二次模拟,15)如图所示, 某同学通过滑轮组将一重物吊起. 该同学对绳的竖直拉力为F1, 对地面的压力为F2, 不计滑轮与绳的重力及摩擦, 则在重物缓慢上升的过程中, 下列说法正确的是( )
A. 逐渐变小
B. 逐渐变大
C. 先变小后变大
D. 先变大后变小
[变式答案] B
[变式解析] “缓慢上升”可认为时刻处于平衡状态.设滑轮两侧绳与竖直方向间的夹角为θ,在竖直方向上,对重物有2F绳cos θ=mg,可见θ角增大时F绳也增大,对该同学有F1+F2'=Mg,F2'为地面支持力,又知F绳=F1,可见支持力随F1的增大而减小,则对地面的压力F2逐渐减小,只有B正确.
[第23页 第1题] (2013河北衡水中学调研)以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性
B.速度大的物体惯性大,速度小的物体惯性小
C.力是维持物体运动的原因
D.做曲线运动的质点,若将所有外力都撤去,则该质点仍可能做曲线运动
[答案] A
[解析] 牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性,质量是惯性大小的量度,惯性与速度无关,选项A正确B错误;力不是维持物体运动的原因,力是产生加速度的原因,选项C错误;做曲线运动的质点,若将所有外力都撤去,则该质点将做匀速直线运动,选项D错误。
[变式训练] (2011福建理综,18,中)如图,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B. 若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦. 设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2,已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的. 请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )
A. T1= B. T1=
C. T1= D. T1=
[变式答案] C
[变式解析] 若将滑轮视为轻质,即m=0,而绳为轻质,故T1=T2,由牛顿第二定律m2g-T1=m2a,T1-m1g=m1a,得T1=;当m=0时对各选项逐一进行验证,只有C正确;当m1=m2时则T1=T2=m1g,同时对各选项逐一验证,只有C正确.
[第23页 第2题] (2013上海理工大附中)从下列物理规律中哪一个可演绎出“质量是物体惯性大小的量度”这一结论( )
A.牛顿第一定律
B.牛顿第二定律
C.牛顿第三定律
D.机械能守恒定律
[答案] B
[解析] 惯性指的是物体保持原来运动状态的属性,而物体的运动状态一般指的是速度,运动状态的改变指的是速度的改变,即加速度。根据牛顿第二定律,当物体所受的合外力一定时,质量越大,加速度越小,物体的运动状态越难改变,惯性越大,所以本题答案为B。
[变式训练] (2013届河北唐山高三摸底考试,14)从16世纪末,随着人们对力的认识逐渐清晰和丰富,建立了经典力学理论,以下有关力的说法正确的有 ( )
A.物体的速度越大,说明它受到的外力越大
B.物体的加速度在改变,说明它受到的外力一定改变
C.马拉车做匀速运动,说明物体做匀速运动需要力来维持
D.一个人从地面跳起来,说明地面对人的支持力大于人对地面的压力
[变式答案] B
[变式解析] 物体的加速度越大,说明它受到的外力越大,物体的加速度改变,说明它受到的外力一定改变,故A项错误,B项对;马拉车做匀速运动时,说明物体受到的合外力为零,C项错;在任何情况下,地面对人的支持力与人对地面的压力都相等,D项错。
[第23页 第3题] (2012江苏盐城)关于力与物体的运动状态之间的关系,以下说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律说明了,只要运动状态发生变化的物体,必然受到外力的作用
B.在地面上滑行的物体之所以能停下来,是因为没有外力来维持它的运动状态
C.不受外力作用的物体,其运动状态不会发生变化,这是因为物体具有惯性。而惯性的大小与物体运动速度的大小有关
D.作用在物体上的力消失以后,物体运动的速度会不断减小
[答案] A
[解析] 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因,A正确。在地面上滑行的物体会停下来,是因为受到阻力的作用,故B错。惯性大小与速度无关,故C错。物体不受力时会保持原来的运动状态,故D错。
[变式训练] (2011浙江理综,14,易)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”. 两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢. 若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )
A. 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B. 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C. 若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D. 若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
[变式答案] C
[变式解析] A项中两力是一对作用力与反作用力,A错;B项中两力是一对平衡力,B错;因m甲>m乙,由a=知a甲x甲,C
[第23页 第4题] (2012山东日照)关于惯性,以下说法正确的是( )
A.在宇宙飞船内,由于物体失重,所以物体的惯性消失
B.下雪时容易滑倒,是由于摩擦力小,使人的惯性变大的缘故
C.质量相同的物体,速度较大的惯性一定大
D.物体的惯性与它的速度及受力情况无关
[答案] D
[解析] 惯性是物体的固有性质,不论物体处于什么状态,都有惯性。质量是惯性大小的唯一量度,所以D正确,A、B、C均错。
[变式训练] (浙江省宁波市2013年高考模拟考试卷,1)在物理学的重大发现中科学家总结出了许多物理学方法,如观察、实验、建立模型、类比和假说等方法,其中假说是根据一定的科学事实和科学理论,为解释未知的自然现象及其规律作出的一种假定性的说明,以下有关理论中属于假说是
A.牛顿在伽利略等人研究的基础上总结提出的惯性定律
B.由光的偏振现象提出的光是横波的说法
C.解释一些磁现象时,安培提出的物质微粒内存在着一种环形电流的说法
D.英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算预言的哈雷彗星的回归
[变式答案] C
[变式解析] A、B、D三个选项都是根据一定的科学事实和科学理论,得出了事实证明正确的结论;只有C项是安培以根据一定的科学事实和科学理论,为解释未知的自然现象及其规律作出的一种假定性的说明,故C项符合要求。
[第23页 第5题] (2012江苏常州)关于反作用力在日常生活和生产技术中应用的例子,下列说法中错误的是( )
A.运动员在跳高时总是要用力蹬地面,他才能向上弹起
B.大炮发射炮弹时,炮身会向后倒退
C.农田灌溉用的自动喷水器,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管会自动旋转
D.软体动物乌贼在水中通过体侧的孔将水吸入鳃腔,然后用力把水挤出体外,乌贼就会向相反方向游去
[答案] B
[解析] 发射炮弹时反作用力使炮身后退,使再次发射难度增加,此时不是在利用反作用力,故应选B。
[变式训练] (2011浙江理综,14,易)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”. 两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢. 若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )
A. 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B. 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C. 若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D. 若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
[变式答案] C
[变式解析] A项中两力是一对作用力与反作用力,A错;B项中两力是一对平衡力,B错;因m甲>m乙,由a=知a甲x甲,C
[第23页 第6题] (2011浙江理综,14,6分)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )
A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
[答案] C
[解析] A项中两力是一对作用力与反作用力,A错;B项中两力是一对平衡力,B错;因m甲>m乙,由a= 知a甲乙,由x=at2得 x乙>x甲,C项正确;由x=at2知x与收绳的速度无关,D项错。
[变式训练] (2009广东理基,2,易)做下列运动的物体,能当做质点处理的是( )
A. 自转中的地球
B. 旋转中的风力发电机叶片
C. 在冰面上旋转的花样滑冰运动员
D. 匀速直线运动的火车
[变式答案] D
[变式解析] 将物体看做质点的条件是在研究问题时其大小和形状可忽略,A、B、C三个选项中,物体的“转动”在所研究的问题中不能被忽略,而D项中的火车是“平动”的,可当做质点.
[第23页 第7题] (2013黑龙江哈尔滨月考)一根轻绳的上端悬挂在天花板上,下端挂一灯泡,则( )
A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力
B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力
[答案] C
[解析] 灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力,选项A、B错误;灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力,绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力,选项C正确D错误。
[变式训练] (2009广东理基,15,中)搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为,则( )
A. = B.<<2 C. =2 D. >2
[变式答案] D
[变式解析] 当力为F时有a1=,当力为2F时有a2===2a1+,可知a2>2a1,D对.
[第23页 第8题] (2013浙江十校联考)下列说法正确的是( )
A.力是维持物体运动的原因,同一物体受到的力越大,它的速度越大
B.以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“安然无恙”是因为鸡蛋对石头的作用力小,而石头对鸡蛋的作用力大
C.吊扇工作时向下压迫空气,空气对吊扇产生竖直向上的托力,减轻了吊杆对电扇的拉力
D.两个小球A和B,中间用弹簧连接,并用细线悬于天花板上,则弹簧对A的力和弹簧对B的力是作用力和反作用力
[答案] C
[解析] 力不是维持物体运动的原因,力是产生加速度的原因,同一物体受到的力越大,它的加速度越大,选项A错误;以卵击石,鸡蛋“粉身碎骨”,但石头却“安然无恙”是因为二者强度不同,鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力大小相等,选项B错误;吊扇工作时向下压迫空气,空气对吊扇产生竖直向上的托力,减轻了吊杆对电扇的拉力,选项C正确;两个小球A和B,中间用弹簧连接,并用细线悬于天花板上,则弹簧对A的力和A对弹簧的力是作用力和反作用力,选项D错误。
[变式训练] (2012课标,14,中)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础. 早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )
A. 物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B. 没有力的作用,物体只能处于静止状态
C. 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D. 运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动
[变式答案] AD
[变式解析] 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性. 即物体抵抗运动状态变化的性质,则A项正确. 没有力的作用,物体可能保持匀速直线运动状态或静止状态,则B错. 行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到改变运动状态的向心力作用,状态是不断变化的,则C错. D项符合惯性定义,是正确的.
[第23页 第9题] (2012课标,14,6分)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是( )
A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性
B.没有力的作用,物体只能处于静止状态
C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性
D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动
[答案] AD
[解析] 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性,即物体抵抗运动状态变化的性质,则A项正确。没有力的作用,物体可能保持匀速直线运动状态或静止状态,则B错。行星在圆周轨道上保持匀速率运动是由于受到改变运动状态的向心力作用,状态是不断变化的,则C错。D项符合惯性定义,是正确的。
[变式训练] (2011福建理综,18,中)如图,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B. 若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦. 设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2,已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的. 请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )
A. T1= B. T1=
C. T1= D. T1=
[变式答案] C
[变式解析] 若将滑轮视为轻质,即m=0,而绳为轻质,故T1=T2,由牛顿第二定律m2g-T1=m2a,T1-m1g=m1a,得T1=;当m=0时对各选项逐一进行验证,只有C正确;当m1=m2时则T1=T2=m1g,同时对各选项逐一验证,只有C正确.
[第24页 第10题] (2013黑龙江哈尔滨月考)下列说法正确的是( )
A.牛顿认为质量一定的物体其加速度与物体受到的合外力成正比
B.亚里士多德认为轻重物体下落快慢相同
C.笛卡儿的理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因
D.伽利略认为如果完全排除空气的阻力,所有物体将下落得同样快
[答案] AD
[解析] 牛顿认为质量一定的物体其加速度与物体受到的合外力成正比,选项A正确;亚里士多德认为重物体下落快,选项B错误;伽利略的理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因,伽利略认为如果完全排除空气的阻力,所有物体将下落得同样快,选项C错误,D正确。
[变式训练] (2011浙江理综,14,易)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”. 两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢. 若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是( )
A. 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B. 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C. 若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D. 若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
[变式答案] C
[变式解析] A项中两力是一对作用力与反作用力,A错;B项中两力是一对平衡力,B错;因m甲>m乙,由a=知a甲x甲,C
[第24页 第11题] (2013江苏连云港月考)一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的质量为M,环的质量为m,如图所示。已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为Ff,则此时箱子对地面的压力大小为多少?
[答案] Ff+Mg
[解析] 环在竖直方向上受力情况如图甲所示,受重力及箱内的杆给它的竖直向上的摩擦力Ff,根据牛顿第三定律,环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff',故箱子竖直方向上受力如图乙所示,受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff',由于箱子处于平衡状态,可得FN=Ff'+Mg=Ff+Mg。
根据牛顿第三定律,箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力,即FN'=FN=Ff+Mg。
[变式训练] (2011江苏单科,1,中)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g. 若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为( )
A. B. C. mg tan α D. mg cot α
[变式答案] A
[变式解析] 石块受力如图所示,由对称性可知两侧面所受弹力大小相等,设为FN,由三力平衡可知四边形OABC为菱形,故△ODC为直角三角形,且∠OCD为α,则由mg=FN sin α可得FN=,故A正确.