专题05 重力、弹力、摩擦力（练）-2019年高考物理一轮复习讲练测 10页

第 05 讲 重力、弹力、摩擦力——练 1．用两根细线 a、b 悬挂一薄板，薄板处于静止状态，下列说法正确的是 A. b 绳的拉力大于 a 绳的拉力 B. 若保持 a 绳位置不变，缓慢移动 b 至竖直方向，则 b 的拉力先减小后增大 C. 剪断 a 绳瞬间，薄板的加速度方向一定沿 a 绳斜向下 D. 剪断 a 绳瞬间，b 绳拉力大小发生变化 【答案】 C 【解析】根据水平方向受力平衡可得： ，可得 ，故 A 错误；若保持 a 绳位置不变，缓 慢移动 b 至竖直方向，作出三个不同位置板的受力合成图，如图 【点睛】薄板受到三个力作用，不平行，必共点．根据水平方向受力平衡，列式分析两绳拉力的大小关系．剪断 a 瞬间，薄板的加速度方向垂直于 b 向下，由向心力知识分析．作出受力图，运用合成法分析 a 的拉力变化情 况． 2．如图，一物块在外力 F 的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，已知物块质量为 1kg,与桌面间动摩擦因素 μ=0.75,重力加速度 g 取 10m/s2,外力 F 的最小值为 A. 5N B. 6N C. 7.5N D. 8N 【答案】 B 3．如图所示，木板 P 下端通过光滑铰链固定于水平地面上的 O 点，物体 A、B 叠放在木板上且处于静止状态， 此时物体 B 的上表面水平。现使木板 p 绕 O 点缓慢旋转到虚线所示位置，物体 A、B 仍保持静止，与原位置的情 况相比 [ A. B 对 A 的作用力不变 B. A 对 B 的压力增大 C. 木板对 B 的支持力增大 D. 木板对 B 的摩擦力不变 【答案】 A 【解析】A、当将 P 绕 O 点缓慢旋转到虚线所示位置，B 的上表面不再水平，A 受力情况如图 1， 受总重力 GAB、板的支持力 N2 和摩擦力 f2，由平衡条件分析可知： ； 由于 逐渐增大，所以 N2 减小，f2 增大，故 CD 错误 故选 A 点睛：采用整体隔离的方式对研究对象正确受力分析，建立平衡公式求解待求量即可。 4．（多选）如图所示，甲、乙两物块通过轻弹簧 a 栓接，轻弹簧 b 上端与物块乙栓接，下端与水平地面接触但不 栓接，整个装置处于竖直静止状态．现对物块甲施一竖直向上的拉力(图中未画出)使其缓慢向上运动，直到轻弹 簧 b 刚要离开地面．轻弹簧 a、b 的劲度系数分别为 k1、k2，下列说法正确的是(　　) A. 轻弹簧 b 刚要离开地面时，竖直拉力大小与 k1、k2 有关 B. 轻弹簧 b 刚要离开地面时，竖直拉力大小与 k1、k2 无关 C. 整个过程中，竖直拉力做功与 k1、k2 有关 D. 整个过程中，竖直拉力做功与 k1、k2 无关[] 【答案】 BC 【解析】当轻弹簧 b 刚要离开地面时，对整体研究，根据力的平衡，拉力等于两物块的重力之和，与 k1、k2 无关， 故 A 项错误，B 项正确；根据能量守恒，拉力做的功等于弹簧弹性势能的变化量与两物块重力势能的增量之和， 弹簧弹性势能的变化量与两弹簧的劲度系数有关，两物块上升的高度与弹簧的劲度系数有关，故 C 项正确，D 项 错误；故选 BC． 5．如图所示，两根长度相同间距为 R 的直木棍 AB 和 CD 相互平行，斜靠在竖直墙壁上固定不动。一个重力为 G、半径为 R 的圆柱工件架于两木棍之间，工件与木棍之间滑动摩擦因数为 (最大静摩擦力近似等于滑动摩 擦力)，求： (1)若木棍与水平方向夹角为 30°，试分析该工件的运动情况。 (2)若该工件做匀速直线运动，木棍与水平方向夹角为多少? 【答案】 (1)工件处于静止状态；(2) 则垂直斜面方向： 沿斜面方向： ， 解得 tanθ=1，则 θ=450 点睛：本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，能结合几何关系运 用正交分解法求解． 1．如图所示，三角形斜劈 A 放在斜面体 B 上，在平行于斜面向下的力 F 作用下，A 和 B 均处于静止状态。现逐 渐增大力 F，但 A 和 B 仍保持静止，则 3 2 045θ = 02 cos30 cosN G θ′ = 2 N Gsinµ θ′ = A. 地面对 B 的支持力增大 B. A 受到的合力增大 C. A 对 B 的压力增大 D. A 对 B 的作用力不变 【答案】 A 2．哥伦比亚大学的工程师研究出一种可以用于人形机器人的合成肌 肉，可模仿人体肌肉做出推、拉、弯曲和扭 曲等动作。如图所示，连接质量为 的物体的足够长细绳 一端固定于墙壁，用合成肌肉做成的“手臂” 的 端 固定一滑轮，端固定于墙壁，细绳绕过滑轮，和类似于人手臂的关节，由“手臂”合成肌肉控制。设 与竖直墙壁 夹角为 ，不计滑轮与细绳的摩擦，下列说法正确的是（ ） A. 若保持 不变，增大 长度，细绳 部分拉力变大 B. 若保持 ，增大 长度，细绳对滑轮的力始终沿 方向 C. 若保持 等于 ，增大 长度，细绳对滑轮的力始终沿 方向 D. 若 从 逐渐变为零， 长度不变，且保持 ，则细绳对滑轮的力先减小后增大 【答案】 C 【解析】细绳 ad 的拉力大小等于物体的重力，则若保持 θ 不变，增大 cd 长度，细绳 ad 部分拉力不变，选项 A 错误；若保持 θ=900，细绳对滑轮的力与 ad 绳和 bd 绳拉力的合力等大反向，因 Tad=Tdb=mg，则 ad 绳和 bd 绳 拉力的合力方向指向左下方，则细绳对滑轮的力方向指向右上方，不沿 dc 方向，选项 B 错误；若保持 ac=ad， 则∠acd=∠adc=∠cdb，则此时 ad 绳和 bd 绳拉力的合力方向沿 dc 方向，即使增大 cd 长度，上述关系仍然不变， 即细绳对滑轮的力始终沿 dc 方向，选项 C 正确；若 θ 从 900 逐渐变为零，cd 长度不变，且保持 ac>cd，则 ad 与 ac 的夹角先增加后减小，ad 与 db 的夹角先减小后增加，则 ad 绳和 bd 绳拉力的合力先增大后减小，即细绳 对滑轮的力先增大后减小，选项 D 错误；故选 C. 点睛：此题关键是要注意：ad 绳和 db 绳的拉力总是相等且不变的，大小等于重力；细绳对滑轮的作用力与 ad 绳和 bd 绳拉力的合力是等大反向的关系. 3．如图所示，倾角为 θ 的斜面体 c 置于水平地面上，小物块 b 置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏 斗 a 连接，连接 b 的一段细绳与斜面平行．在 a 中的沙子缓慢流出的过程中，a、b、c 都处于静止状态，则 A. b 对 c 的摩擦力一定减小 B. b 对 c 的摩擦力方向平行斜面向上 C. 地面对 c 的摩擦力方向一定水平向左 D. 地面对 c 的支持力保持不变 【答案】 C 根 据 平 衡 条 件 得 知 水 平 面 对 c 的 摩 擦 力 ， 方 向 水 平 向 左 ， 水 平 面 对 c 的 支 持 力 ，在 a 中的沙子缓慢流出的过程中 T 减小，则 N 增大，故 C 正确，D 错误；故选 C。 【点睛】b 受到 c 的摩擦力不一定为零，与两物体的重力、斜面的倾角有关．对 bc 整体研究，由平衡条件分析水 平面对 c 的摩擦力方向和支持力的大小． 4．（多选）如图所示，一根丝线的两端分别固定在 M、N 两点。用小铁夹将一个玩具娃娃固定在丝线上，使 a 段 丝线恰好水平，b 段丝线与水平方向的夹角为 45%。现将小铁夹的位置稍稍向左移动一段距离，待玩具平衡后， 关于 a、b 两段丝线中的拉力，下列说法正确的是 A. 移动前，a 段丝线中的拉力等于玩具所受的重力 B. 移动前，a 段丝线中的拉力小于玩具所受的重力 C. 移动后，b 段丝线中拉力的竖直分量不变 D. 移动后，b 段丝线中拉力的竖直分量变小 【答案】 AD 【解析】移动前，对玩具进行受力分析，如图，由平衡条件得，a 段丝线中的拉力 Ta=G．故 A 正确，B 错误。[Z,X,X,K] 5．如图（a）所示，三棱柱的左、右两侧斜面的倾角α＝β＝45°，物块 P、Q 用跨过定滑轮的轻绳相连，分别放 在两侧的斜面上，此时物块 P 恰好不向下滑动。已知 P、Q 与斜面之间的动摩擦因数均为µ＝tanl5°，设最大静摩 擦力等于滑动摩擦力。[ （1）求物块 P、Q 的质量之比 m1：m2； （2）当三棱柱缓慢绕右侧棱边顺时针转动θ角，如图（b）所示，物块 Q 恰好不下滑，求θ角。 【答案】 （l）m1：m2＝ ：1 （2）θ＝30° 【解析】（1）三棱柱转动之前，物块 P 恰好不向下滑动。 分析 P 的受力，有 ， ， 分析 Q 的受力，有 ， ， 解得： [] 【点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后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，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形 中，然后根据角度列式求解， 1．明朝谢肇淛《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我 能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形， 木楔的顶角为 θ，现在木楔背上加一力 F，方向如图所示，木楔两侧产生推力 FN，则 A. 若 F 一定，θ 大时 大NF B. 若 F 一定，θ 小时 大 C. 若 θ 一定，F 大时 大 D. 若 θ 一定，F 小时 大 【来源】2018 年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 BC 则 ， ， 故 解 得 ，所以 F 一定时， 越小， 越大； 一定时，F 越大， 越大，BC 正确； 【点睛】由于木楔处在静止状态，故可将力 F 沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则， 画出力 F 按效果分解的图示．并且可据此求出木楔对 A 两边产生的压力．对力进行分解时，一定要分清力的实际 作用效果的方向如何，再根据平行四边形定则或三角形定则进行分解即可． 2．【2017·新课标Ⅱ卷】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． B． C． D． 【答案】C 【 解 析 】 F 水 平 时 ： ； 当 保 持 F 的 大 小 不 变 ， 而 方 向 与 水 平 面 成 60° 角 时 ， 则 NF NF NF 1 2 1 1cos 90 cos 90 2 cos 90 2 sin2 2 2 2N N N NF F F F F θ θ θ θ     = °− + °− = °− =           1 2N N NF F F= = 2sin 2 N FF θ= θ NF θ NF 2 3− 3 6 3 3 3 2 F mgµ= ，联立解得： ，故选 C。 【考点定位】物体的平衡 【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题；关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程， 联立即可求解。 3．【2016·江苏卷】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 【答案】D 【考点定位】考查胡可定律 【方法技巧】本题主要是掌握胡克定律的公式 F=kx，并注意各物理量的单位。 4．【2016·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 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≠0 B．f1≠0，f2=0，f3=0 C．f1≠0，f2≠0，f3=0 D．f1≠0，f2≠0，f3≠0 【答案】C 【解析】对整体受力分析可知，整体相对地面没有相对运动趋势，故 f3=0；再将 a 和 b 看成一个整体，a、b 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；再对 a 受力分析可知，a 相对于 b 有向下运动的 趋势，a 和 b 之间存在摩擦力作用，即 f1≠0。选项 C 正确。 【考点定位】共点力的平衡、整体法、隔离法 【名师点睛】“整体隔离法”是力学中的重要方法，一定要熟练掌握，注意对于由多个物体组成的系统，不涉及 内力时优先考虑以整体为研究对象。 cos60 ( sin 60 )F mg Fµ° = − ° 3 3 µ =