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- 2021-05-27 发布
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第三章相互作用
一、单选题(本大题共10小题,共40.0分)
1. 下列说法中,正确的是( )
A. 有受力物体,就必定有施力物体
B. 力只能产生在相互接触的物体之间
C. 施力物体施力在先,受力物体受力在后
D. 力是一个物体就能产生的,而并不需要其他物体的存在
2. 关于物体的重心,下列说法中不正确的是( )
A. 质量一定的物体,其重心位置不仅与形状有关,还与质量分布情况有关
B. 质量分布均匀的物体,其重心一定在该物体上
C. 有规则几何形状的物体,其重心不一定在几何中心位置
D. 重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点,重心不一定在物体上
3. 一个弹簧受10N拉力时总长为7cm,受20N拉力时总长为9cm,已知当拉力撤销时弹簧都能恢复原长,则弹簧原长为( )
A. 8cm B. 9cm C. 7cm D. 5cm
4. 关于滑动摩擦力的公式f=μN,下列说法中正确的是( )
A. 公式中的压力一定是重力
B. 有弹力必有摩擦力
C. 有摩擦力必有弹力
D. 同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互平行
5. 如图所示,质量为m的木块在置于水平桌面的木板上滑行,木板静止,它的质量M=3m,已知木块与木板间、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,那么木板所受桌面给的摩擦力大小是( )
A. mgμ B. 2mgμ C. 3mgμ D. 4mgμ
6. 水平桌面上一重 200N的物体,与桌面间的滑动摩擦因数是 0.2,当依次用 15N和80N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A. 15 N,40 N B. 0 N,15 N C. 0 N,40 N D. 15 N,80 N
7. 图示为三种形式的吊车的示意图,OA为杆,重力不计,AB为缆绳,当它们吊起相同重物时,杆OA受力的关系是( )
A. a>b>c B. a>c=b C. a=b>c D. a=b=c
8. 如图所示,用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中.已知ac绳和bc绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力分别为( )
A. mg,mg
B. mg,mg
9
C. mg,mg
D. mg,mg
1. 物体同时受到同一平面内的三个力的作用,下列几组力的合力不可能为零的是( )
A. 5 N,7 N,8 N B. 5 N,2 N,3 N
C. 1 N,5 N,10 N D. 10 N,10 N,10 N
2. 如图所示,质量为m的物体在恒力F的作用下沿天花板匀速滑动,F与水平方向的夹角为θ,物体与天花板之间的动摩擦因数为μ,则物体受到的摩擦力大小是( )
A. Fcosθ B. Fsinθ
C. μ(Fsinθ+mg) D. μ(mg-Fsinθ)
二、多选题(本大题共5小题,共20.0分)
3. 如图,半圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆心O,下悬重为G的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中,分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化?( )
A. OA绳拉力逐渐变大 B. OA绳拉力逐渐变小
C. OB绳拉力先变小后变大 D. OB绳拉力逐渐变小
4. 用水平力F将木块压在竖直墙上,如图所示,已知木块重G=6N,木块与墙壁之间的动摩擦因数μ=0.25,以下说法正确的是( )
A. 当F=25N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为6N
B. 当F=10N时,木块沿墙面下滑,木块受到的摩擦力为2.5N
C. 当F变大时,木块受到的摩擦力也会一直变大
D. 当F=0时,物体将向下做自由落体运动
5. 下列说法中正确的是( )
A. 一个2N的力可以分解为7N和6N的两个力
B. 一个2N的力可以分解为8N和12N的两个力
C. 一个5N的力可以分解为两个5N的力
D. 一个8N的力可以分解为4N和3N的两个力
6. 如图所示,A、B两物体均静止,关于B物体的受力情况,下列叙述正确的有( )
A. 可能受到三个力,也可能受到四个力
B. 一定受到四个力的作用
C. 必受到地面的静摩擦力作用
D. 必受到地面的支持力作用
7. 如图所示,相同的细绳OA、OB共同吊起质量为m的物体。OA与OB互相垂直。OB与竖直墙壁成60°角,OA、OB对O点的拉力分别为T1、T2。则(设O点以下细绳不断)
9
A. T1、T2之比为:1
B. T1、T2之比为∶3
C. 若逐渐增加m的质量,OA绳一定先断
D. 若逐渐增加m的质量,OB绳一定先断
三、实验题探究题(本大题共1小题,共10.0分)
1. “探究求合力的方法”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图.
(1)图乙中的______ 是力F1和F2的合力的理论值;______ 是力F1和F2的合力的实际测量值.
(2)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?答:______ (选填“变”或“不变”).
(3)本实验采用的科学方法是______
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法.
四、计算题(本大题共3小题,共30.0分)
2. 如图所示,一个重10N的光滑重球被一根细绳挂在竖直墙壁上的A点,绳子和墙壁的夹角θ为37°,取cos37°=0.8,sin37°=0.6.
(1)分析重球的受力并在图上画出重球的受力
(2)求绳子对重球的拉力T的大小.
(3)求墙壁对重球的支持力N的大小.
3. 如图所示,轻质弹簧的劲度系数为20N/cm,用其拉着一个重200N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.
(1)求物体与水平面间的动摩擦因数;
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力有多大?
9
1.
9
如图所示,斜面倾角为θ=37°,一质量为m=7kg的木块恰能沿斜面匀速下滑,(sin37°=0.6cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)物体受到的摩擦力大小
(2)物体和斜面间的动摩擦因数?
(3)若用一水平恒力F作用于木块上,使之沿斜面向上做匀速运动,此恒力F的大小.
答案和解析
【答案】
1. A 2. B 3. D 4. C 5. A 6. A 7. C
8. C 9. C 10. A 11. BC 12. ABD 13. AC 14. BCD
15. AC
16. F;F′;不变;B
17. 解:(1)如图所示,重球受到重力G,绳子的拉力T,墙壁的支持力N,力的示意图如图;
(2)据共点力的平衡条件有:
绳子对重球的拉力:T==N=12.5N
(3)墙壁对重球的支持力:N=Gtan37°=10×N=7.5 N
答:(1)受力示意图如图所示;
(2)绳子对重球的拉力12.5N;
(2)墙壁对重球的支持力7.5 N.
18. 解:(1)根据胡克定律得,弹簧的拉力F=kx,由平衡条件得:
滑动摩擦力:f=F
支持力:FN=G
又f=μFN,联立代入得到
μ===0.4;
(2)当弹簧的伸长量增加为6cm时,弹力增加为F=kx=20N/cm×6cm=120N;
由于动摩擦因数μ不变,物体对地面的压力大小FN不变,则滑动摩擦力f不变,f=μG=80N
(3)突然撤去弹簧物体在水平面继续滑行,物体受滑动摩擦力,
由于压力不变,故滑动摩擦力不变,为80N;
答:(1)物体与水平面间的动摩擦因数0.4;
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力有120N;这时物体受到的摩擦力有80N;
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力有80N
19. 解:(1)不受推力时匀速下滑,物体受重力,支持力,摩擦力,沿运动方向有:mgsinθ-f=0
所以:f=mgsinθ=7×10×sin37°=42N
(2)又:f=μmgcosθ
解得:μ=tanθ=0.75
(3)受推力后仍匀速运动则:
沿斜面方向有:Fcosθ-mgsinθ-μFN=0
垂直斜面方向有:FN-mgcosθ-Fsinθ=0
解得:F=240N
答:(1)物体受到的摩擦力大小是42N;
(2)物体和斜面间的动摩擦因数是0.75;
(3)若用一水平恒力F作用于木块上,使之沿斜面向上做匀速运动,此恒力F的大小是240N
【解析】
1. 解:A.因为力是物体对物体的作用,一个力必然涉及两个物体:一个是施力物体,一个是受力物体,故A正确;
B.在空中飞行的物体尽管没有和地球接触,仍受重力作用,故B错误;
C.由于力的作用是相互的,物体受力的同时也对施力物体产生力的作用,故C错误;
D.由力的概念知,力是物体对物体的作用,所以说“一个物体就能产生力”这种说法是错误的,故D
9
错误
故选:A
两个物体不接触也可能有力产生.力是一个物体对另一个物体的作用,有受力物体,就必定有施力物体.施力物体施力和受力物体受力是同时的.
本题关键从力的概念进行分析.抓住力是两个物体之间的相互作用,总是成对出现,作用力与反作用力是同时产生的.
2. 解:
A、物体的重心位置不仅与形状有关,还与质量分布情况有关,故A正确.
B、质量分布均匀的物体,其重心可能在该物体上,也可能在物体之外,比如均匀圆环,故B错误.
C、物体的重心位置与物体的形状和质量分布情况都有关,所以有规则几何形状的物体,其重心不一定在几何中心位置,故C正确.
D、物体的各部分都受到重力,重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点,重心不一定在物体上,故D正确.
本题选错误的,故选:B.
重力的作用点,叫做物体的重心;形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上;重心只是重力在作用效果上的作用点,重心可以在物体上,也可以在物体之外.
本题关键要理解重心的定义、重心位置的决定因素,知道重心可以在物体上,也可以在物体之外.
3. 解:弹簧在大小为10N拉力作用下,其总长为7cm,设弹簧原长为l0,根据胡克定律公式F=kx,有:
10=k×(0.07-l0)…①
弹簧在大小为20N拉力作用下,其总长为9cm,据胡克定律公式F=kx,有:
20=k×(0.09-l0)…②
联立解得:l0=0.05m=5cm
故选:D
弹簧挂10N的重物时,弹簧的弹力大小等于10N.弹簧挂20N的重物时,弹簧的弹力大小等于20N,弹簧的伸长等于弹簧的总长减去原长.根据胡克定律求解弹簧的原长.
本题考查胡克定律的应用能力.要知道胡克定律公式F=kx中,x是弹簧伸长的长度或压缩的长度,不是弹簧的长度.
4. 解:A、公式中的压力是正压力,不一定等于重力;故A错误;
B、有弹力而无相对运或相对运动趋势就没有摩擦力;故B错误;
C、摩擦力产生的条件中包含弹力的产生的条件,故有摩擦力必有弹力;故C正确;
D、同一接触面上的弹力和摩擦力一定相互垂直;故D错误;
故选C.
公式中的压力是正压力,不一定等于重力,摩擦力产生的条件中包含弹力的产生的条件,故有摩擦力必有弹力,反之则不一定对.
本题考查了滑动摩擦力的知识,抓住产生滑动摩擦力产生的条件,以及摩擦力的方向判断.
5. 解:对小滑块受力分析,受重力mg、长木板的支持力FN和向右的滑动摩擦力f1,有:
f1=μFN
FN=mg
得:f1=μmg
再对长木板受力分析,受到重力Mg、小滑块的对长木板向下的压力FN、小滑块对其向左的滑动摩擦力f1、地面对长木板的支持力FN′和向右的静摩擦力f2,根据共点力平衡条件,有:
f1=f2
得:f2=μmg
故选:A
9
.
先对小滑块受力分析,受重力、长木板的支持力和向右的滑动摩擦力;再对长木板受力分析,受到重力、小滑块的对长木板向下的压力、小滑块对其向左的滑动摩擦力、地面对长木板的支持力和向右的静摩擦力;然后根据共点力平衡条件判断.
滑动摩擦力与正压力成正比,而静摩擦力随外力的变化而变化,故静摩擦力通常可以根据共点力平衡条件求解,或者结合运动状态,然后根据牛顿第二定律列式求解.
6. 解:因物体所受最大静摩擦力Fmax等于滑动摩擦力,而滑动摩擦力为:F=μFN=μmg=0.2×200N=40N,
当水平拉力F=15N<Fmax,则物体未被拉动,受到静摩擦力作用,摩擦力等于拉力,故摩擦力大小为15N.
当水平拉力F=80N>Fmax,则物体被拉动,受到滑动摩擦力作用,摩擦力大小为:f=μFN=μmg=40N.故A正确,BCD错误.
故选:A.
物体静止置于水平桌面上,对地面的压力等于物体的重力,由最大静摩擦力等于滑动摩擦力求出最大静摩擦力.根据水平拉力与最大静摩擦力的关系判断物体的状态,确定摩擦力的大小.
本题考查摩擦力的计算,在计算摩擦力时,首先要分析物体的状态,确定是什么摩擦力.当水平拉力小于等于最大静摩擦力时,物体拉不动,受到的是静摩擦力;当水平拉力大于最大静摩擦力时,物体被拉动,受到的是滑动摩擦力.
7. 解:分别对三种形式的结点进行受力分析,设杆子的作用力分别为F1、F2、F3,各图中T=mg.
在图(a)中,.
在图(b)中,.
在图(c)中,.可知a=b>c,故C正确,A、B、D错误.
故选C.
分别对结点A受力分析,运用共点力平衡求出杆子对A点的作用力大小,从而比较出杆0A的受力大小关系.
解决本题的关键能够正确地进行受力分析,运用共点力平衡进行求解.
8. 解:对结点C受力分析,受到三根绳子拉力,将Fa和Fb合成为F,
根据三力平衡得出:F=Fc=mg
已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,所以α=30°
根据三角函数关系得出:
Fa=F•cosα=mg
Fb=F•sinα=mg
故选:C.
c点进行受力分析,然后根据平衡条件和三角函数表示出力与力之间的关系.
该题的关键在于能够对结点c进行受力分析,利用平衡状态条件解决问题;力的计算离不开几何关系和三角函数.
9. 解:A、5N与7N合成时,合力最大12N,最小2N,可以为8N,故三个力合力可能为零;
B、5N与2N合成时,合力最大7N,最小3N,可能为3N,故三个力合力可能为零;
9
C、1N与5N合成时,合力最大6N,最小4N,不可能为10N,故三个力合力不可能为零;
D、10N与10N合成时,合力最大20N,最小0N,可能为10N,故三个力合力可能为零;
本题选合力不可能为零的,故选:C.
二力合成时,合力范围为:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|;先合成两个力,如果合力范围包括第三个力,则三力可以平衡.
本题关键明确二力合成时,合力范围为:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|;两力同向时合力最大,反向时合力最小.
10. 解:A、B、对物体受力分析,将推力F正交分解,如图
根据共点力平衡条件
水平方向Fcos θ-f=0
则物体受到摩擦力大小f=Fcosθ.故A正确,B错误.
C、D、竖直方向Fsin θ-N-mg=0
摩擦力大小f =μN=μ(Fsinθ-mg),故C错误,D错误.
故选:A.
对物体受力分析,受推力、重力、支持力、摩擦力而做匀速运动,根据平衡条件用正交分解法列式求解.
本题是力平衡问题,关键是分析物体的受力情况,作出力图,列方程即可求解.
选择恰当的方法,往往可以使问题简化,常用方法有:正交分解法;相似三角形法;直角三角形法;隔离法与整体法;极限法.
11. 解:对结点O受力分析如图:
结点O始终处于平衡状态,所以OB绳和OA绳上的拉力的合力大小保持不变,方向始终是竖直向上的.
所以OA绳受力大小变化情况:逐渐变小;OB绳受力大小变化情况是:先变小后变大
故选BC.
OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置C的过程中,物体始终处于平衡状态,找出不变的物理量,画出平行四边形进行分析.
此题为物体平衡条件的一个应用:动态分析,处理这个类型的题需要找出不变的物理量,然后作图或找变化的物理量与不变的物理量之间的关系再加以分析,就是以不变应万变.
12. 解:A、当F=25N时,木块的最大静摩擦力fm1=μF1=0.25×25=6.25N>G,故物体静止不动;根据平衡条件可得木块受到的摩擦力为f1=G=6N;故A正确;
B、当F=10N时,木块的最大静摩擦力fm2=μF2=0.25×10=2.5N<G
故物体将要下滑,木块受到的摩擦力为f2=μF2=0.25×10=2.5N;故B正确;
C、F变大时,若物体处于静止状态,则受到的摩擦力一直等于重力;大小保持不变;故C错误;
D、当压力为零时,物体与墙之间没有摩擦力,物体做自由落体运动;故D正确;
故选:ABD
9
.
先根据木块的重力和最大静摩擦力的关系,分析出木块处于静止状态,再由平衡条件求摩擦力.
当木块的重力大于最大静摩擦力,木块将向下滑动,由摩擦力公式求解f=μN摩擦力.
本题考查摩擦力的临界问题,要注意明确静摩擦力与最大静摩擦力之间的关系,能根据最大静摩擦力判断物体是否发生滑动,从而明确摩擦力的计算方法.
13. 解:A、7N与6N的合力范围是1N≤F≤13N.可能为2N.故A正确.
B、8N与12N的合力范围是4N≤F≤20N.不可能为2N.故B错误.
C、5N与5N的合力范围是0N≤F≤10N.可能为5N.故C正确.
D、3N与4N的合力范围是1N≤F≤7N.不可能为8N.故D错误.
故选AC.
两个力的合力范围是大于等于两个力之差的绝对值,小于等于两个力之和,根据该规律判断选项的正确与否.
解决本题的关键的掌握两个力的合力范围,知道合力与分力的关系.
14. 解:物体A受重力和拉力,二力平衡;
对物体B受力分析:
地球表面的一切物体都受到重力,故重力一定受;
绳子对B有向左上方的拉力;
地面对B有向右的静摩擦力;
有摩擦力一定有弹力,故地面对物体B一定有向上的支持力;
故选:BCD.
本题关键先对A受力分析,然后再对B受力分析,根据平衡条件列式分析,同时要明确摩擦力和弹力的产生条件.
解力学题,重要的一环就是对物体进行正确的受力分析.由于各物体间的作用是交互的,任何一个力学问题都不可能只涉及一个物体,力是不能离开物体而独立存在的.所以在解题时,应根据题目的要求,画一简图,运用“隔离法”(整体法也是隔离法),进行受力分析.由于物质分为实体与场,所以,力的作用方式也分为两类,一类是实物对研究对象的作用,其特点是施力物与研究对象直接接触(如摩擦力、空气阻力、弹性力等);另一类是物体通过它所激发的场对研究对象的作用,其特点是激发场的物体与研究对象不直接接触(如重力、静电力等).在力学中,以场方式作用于研究对象的力经常是重力.由此,得出进行受力分析的规则:在研究物体受哪些力时,除重力外,就只看该物体与之相触的物体,凡与研究对象接触的物体对研究对象都可能有力作用.
15. 【分析】
以结点为研究对象,分析受力情况,由平衡条件分析T1、T2的合力,并求出T1、T2的大小。
本题是三个力平衡的问题,分析受力情况,作出力图是关键;要注意明确三力平衡时,任意两力之和与第三力等大反向。
【解答】
以结点为研究对象,分析受力情况,如图
重物的拉力F、OA的拉力T1、OB的拉力T2,其中F=mg,根据平衡条件得知,T1、T2的合力与F大小相等、方向相反,即得T1、T2的合力大小为mg,方向竖直向上。
9
AB.由图得,,所以T1、T2之比为,故A正确,B错误;
CD.因为T1>T2,若逐渐增加m的质量,OA绳一定先断,故C正确,D错误。
故选AC。
16. 解:(1)F是通过作图的方法得到合力的理论值,而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O点,使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同,测量出的合力.
(2)细绳的作用是对结点O施加不同方向的拉力F1、F2,换用橡皮筋拉结果是一样的.
(3)合力与分力是等效替代的关系,所以本实验采用的等效替代法,故ACD错误,B正确.
故选:B
故答案为:(1)F;F′(2)不变 (3)B
由于实验误差的存在,导致F1与F2合成的理论值(通过平行四边形定则得出的值)与实际值(实际实验的数值)存在差别,只要O点的作用效果相同,是否换成橡皮条不影响实验结果.
本实验采用的是等效替代的方法,即一个合力与几个分力共同作用的效果相同,可以互相替代.
17. (1)圆球受到重力G、细绳的拉力T和墙壁的弹力N作用,作出圆球的受力示意图;
(2)根据平衡条件求解绳子对圆球的拉力大小;
(3)根据平衡条件求解墙壁对圆球的弹力大小.
本题是简单的力平衡问题,关键是分析物体的受力情况,作出受力的示意图,要培养良好的作图习惯.
18. (1)物体在水平面上做匀速直线运动,受到重力、水平面的支持力、滑动摩擦力和弹簧的弹力,由胡克定律求出弹簧的拉力,根据平衡条件可知,滑动摩擦力与拉力大小相等,支持力与重力大小相等,由f=μFN求出动摩擦因数.
(2)当弹簧的伸长量增大时,弹簧的拉力增大,而滑动摩擦力不变.
(3)撤去弹簧物体在水平面继续滑行,物体受滑动摩擦力,大小不变.
对于物体的平衡问题,首先确定研究对象,其次分析物体受力情况,再根据平衡条件列方程求解.
19. 木块受重力,斜面支持力,摩擦力,先由木块不受推力时可以匀速下滑,列沿斜面的平衡方程,可以得到摩擦因数.进而在对受推力作用下的匀速运动,列受力平衡方程,联立沿斜面和垂直斜面的平衡方程可以解得推力F.
本题主要是解决摩擦因数,依据题目的提示,其在不受推力时能匀速运动,由此就可以得到摩擦因数.
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