版高考物理一轮复习课后限时集训4重力弹力摩擦力新人教版.docx
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版高考物理一轮复习课后限时集训4重力弹力摩擦力新人教版
课后限时集训(四)重力弹力摩擦力
(建议用时:
40分钟)
[基础对点练]
题组一:
重力、弹力的分析
1.如图所示,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( )
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,故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,D错误。
]
2.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触。
关于小球的受力,下列说法正确的是( )
A.重力和细线对它的拉力
B.重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力
C.重力和斜面对它的支持力
D.细线对它的拉力和斜面对它的支持力
A [小球匀速运动,处于平衡状态,合力为零,则水平方向不能有力的作用,否则细线不可能处于竖直状态,故选项A正确。
]
3.(多选)如图所示,一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上,为使一光滑的铁球静止,需加一水平力F,且F通过球心,下列说法正确的是( )
A.球一定受墙的弹力且水平向左
B.球可能受墙的弹力且水平向左
C.球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D.球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
BC [F大小合适时,球可以静止在无墙的斜面上,F增大时墙才会对球有水平向左的弹力,故A项错误,B项正确;而斜面必须有垂直于斜面向上的弹力才能使球不下落,故C项正确,D项错误。
]
4.(2019·青岛检测)如图所示的四个图中,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( )
甲 乙 丙 丁
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。
]
题组二:
胡克定律的应用
5.(2019·万州模拟)如图所示,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( )
A.
B.
C.
D.
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=
,故选项A正确。
]
6.(2019·宁波模拟)如图所示,A、B两个物块的重力分别是GA=3N,GB=4N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F=2N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力,有可能是( )
A.3N和4NB.5N和6N
C.1N和2ND.5N和2N
D [当弹簧由于被压缩而产生2N的弹力时,由受力平衡及牛顿第三定律知识:
天花板受到的拉力为1N,地板受到的压力为6N;当弹簧由于被拉伸而产生2N的弹力时,可得天花板受到的拉力为5N,地板受到的压力为2N,D正确。
]
7.(2019·潍坊调研)一小组将两个完全相同的轻弹簧分别按图甲和图乙连接,等效为两个新弹簧,测得两个新弹簧的“拉力与弹簧伸长量的关系图象”如图丙所示,则下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A.F=2N时甲图中每个弹簧伸长0.1m
B.F=2N时乙图中每个弹簧伸长0.1m
C.原来每个弹簧的劲度系数为20N/m
D.b为甲图弹簧得到的图象
A [根据弹簧串联与并联的特点可知,两条弹簧并联后新弹簧的劲度系数增大,而串联后新弹簧的劲度系数相对较小;弹簧的拉力与弹簧伸长量的关系图象中,直线的斜率:
k=
,对比胡克定律:
F=kΔx可知,直线的斜率即表示弹簧的劲度系数。
由于a的劲度系数大,b的劲度系数小,所以a为甲图弹簧得到的图象,b为乙图弹簧得到的图象,D错误。
甲图是两根弹簧并联,新弹簧的伸长量等于每一个弹簧的伸长量,所以甲图中,F=2N时每个弹簧都伸长0.1m,故A正确,B错误。
由丙图可知,新弹簧的劲度系数:
k甲=
=
N/m=20N/m,则原来每个弹簧的劲度系数一定不是20N/m,故C错误。
]
题组三:
摩擦力的分析与计算
8.(2019·成都调研)将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起,下端放置在地面上,上端用绳子拴在天花板上,绳子处于竖直伸直状态,整个装置静止。
则( )
A.绳子上拉力一定为零
B.地面受的压力可能为零
C.地面与物体B间可能存在摩擦力
D.A、B之间可能存在摩擦力
D [若A、B间没有摩擦力,则A受重力和绳的拉力平衡,若A、B间有摩擦力,则A受重力、支持力和B对A摩擦力可平衡,绳的拉力可以为零,选项A错误,D正确;由平衡条件知,若A、B间没有摩擦力,则B受重力和地面对B的支持力,若A、B间有摩擦力,则B受重力、A对B的压力、地面对B的支持力和A对B摩擦力,故地面受的压力不可能为零,选项B错误;A、B作为整体,水平方向不受力,故地面与B间没有摩擦力,选项C错误。
]
9.(2019·贵阳模拟)如图所示,一物块放在倾斜的木板上,当木板的倾角θ分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小相等,则物块与木板间的动摩擦因数为( )
A.
B.
C.
D.
B [当木板倾角是30°时,物块受到静摩擦力,其大小等于mgsin30°,当木板倾角是45°时,物块受到的是滑动摩擦力,其大小等于μmgcos45°,由题意可得μmgcos45°=mgsin30°,解得μ=
,选项B正确。
]
10.物体A的质量为1kg,置于水平地面上,物体与地面的动摩擦因数为μ=0.2,从t=0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,则能反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图象的是图中的(取向右为正方向,g=10m/s2)( )
A B C D
A [开始时,滑动摩擦力方向与速度方向相反,即水平向左,大小为f=μmg=2N;当物体的速度减到零时,由于物体受到向左的恒力F=1N的作用,所以物体将受到向右的静摩擦力,大小等于1N,A项正确。
]
11.(多选)如图所示,将一质量为m的滑块轻轻放置于传送带的左端,已知传送带以速度v0顺时针运动,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ,传送带左右距离无限长,重力加速度为g。
从滑块放上去开始计时,在t时刻突然断电,传送带以大小为a的加速度匀减速至停止。
关于滑块放上去后受到的摩擦力,下列说法正确的是( )
A.滑块始终没有受到静摩擦力作用
B.滑块刚放上去时受到的滑动摩擦力为μmg
C.滑块受到的摩擦力一直不变
D.传送带减速时滑块受到的摩擦力可能变为ma
BD [滑块刚放上去时,受到向前的滑动摩擦力,大小为μmg;如果断电时滑块速度已经达到v0,且a≤μg,则滑块与传送带将以相同的加速度减速,滑块受到静摩擦力,大小为ma;如果断电时滑块速度刚好达到v0,且a>μg,则传送带以加速度a减速,滑块只能以加速度μg减速,滑块受到滑动摩擦力,大小为μmg,方向在断电时刻突然变为向后;至于断电时刻,滑块速度未达到v0的情况,更为复杂,在此不做讨论;综上所述,选项A、C错误,B、D正确。
]
12.(多选)如图所示,用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上,A、B两物体均处于静止状态,下列判断正确的是( )
A.B物体对A物体的静摩擦力方向向下
B.F增大时,A和墙之间的摩擦力也增大
C.若B的重力大于A的重力,则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力
D.不论A、B的重力哪个大,B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
AD [将A、B视为整体,可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上,对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上,由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下,A正确;由于A、B两物体受到的重力不变,根据平衡条件可知B错误;A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的总重力等大、反向,故C错误,D正确。
]
[考点综合练]
13.(2019·呼和浩特检测)木块A、B分别重40N和60N,由一根轻弹簧连接,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。
夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了3cm,弹簧的劲度系数为200N/m。
系统置于水平地面上静止不动。
现用水平向右的拉力F作用在木块B上,如图所示(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.若水平拉力F大于14N,木块A、B将一起开始向右运动
B.若水平拉力F大于20N,木块A、B将一起开始向右运动
C.若水平拉力F=5N,木块B将开始向右运动
D.如果水平拉力F向左作用在木块B上,且若水平拉力F的大小大于19N时,木块B将开始向左运动
D [施加力F前,由平衡条件得,木块受的静摩擦力f=kx=200N/m×0.03m=6N,施加力F后,由平衡条件得,B恰好发生相对滑动时的拉力大小F1=μGB-kx=0.2×60N-6N=6N,故当水平拉力大于6N时木块B开始向右运动,A恰好发生相对滑动时,弹簧弹力大小F′=μGA=8N,则拉力大小F2=μGB+F′=20N,故当水平拉力大于20N时木块A开始向右运动,选项A、B、C错误;若水平拉力F向左,由平衡条件得,B恰好发生相对滑动时的拉力大小F3=μGB+kx=0.2×60N+6N=18N,因为F=19N>18N,故木块B将开始向左运动,选项D正确。
]
14.如图所示,倾角为45°的斜面B放置在水平面上,物块A放在斜面B上,A、B接触面光滑,水平力F作用在物块A上,A、B一起向左沿着水平面匀速滑动,若B与地面间的动摩擦因数为μ,则物块A与斜面B的质量之比为( )
A.
B.
C.
D.
A [把A、B看成一个整体,根据平衡条件得F=μ(mA+mB)g,以A物体为研究对象,A物体受到三个力的作用,因为斜面的倾角为45°,则F=mAg,解得
=
,A正确。
]
15.如图所示,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。
若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定的范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0)。
由此可求出( )
A.物块的质量
B.斜面的倾角
C.物块与斜面间的最大静摩擦力
D.物块对斜面的压力
C [设斜面倾角为θ,斜面对物块的最大静摩擦力为Ff。
当F取最大值F1时,最大静摩擦力Ff沿斜面向下,由平衡条件可得F1=mgsinθ+Ff;当F取最小值F2时,Ff沿斜面向上,由平衡条件可得F2=mgsinθ-Ff。
联立两式可求出最大静摩擦力Ff=
,C选项正确。
FN=mgcosθ,因为m和θ均未知,所以不能求出物块的质量、斜面的倾角和物块对斜面的压力,A、B、D选项错误。
]
16.一横截面为直角三角形的木块按如图所示放置,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
,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( )
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
mg,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
mg,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
m,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=2mgsin30°+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=mgsin30°+FfA,T′+FfB+mgsin30°=2mg,T=T′,得FfA=FfB=
mg,C正确;剪断弹簧瞬间,物体A仍处于静止状态,D错误。
甲 乙 ]
高考真题集中练
(教师用书独具)
1.(2017·全国卷Ⅱ)如图所示,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.2-
B.
C.
D.
C [设物块的质量为m。
据平衡条件及摩擦力公式有
拉力F水平时,F=μmg
拉力F与水平面成60°角时,Fcos60°=μ(mg-Fsin60°)
联立解得μ=
。
故选C。
]
2.(多选)(2016·全国卷Ⅰ)如图所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。
若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则( )
A.绳OO′的张力也在一定范围内变化
B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
BD [因为物块b始终保持静止,所以绳OO′的张力不变,连接a和b的绳的张力也不变,选项A、C错误;拉力F大小变化,F的水平分量和竖直分量都发生变化,由共点力的平衡条件知,物块b受到的支持力和摩擦力在一定范围内变化,选项B、D正确。
]
3.(2014·全国卷Ⅰ)如图所示,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态。
现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。
与稳定在竖直位置时相比,小球的高度( )
A.一定升高
B.一定降低
C.保持不变
D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
A [
这是一连接体,当稳定后,小球与小车有相同的加速度,橡皮筋中弹力满足胡克定律,并且竖直方向合力为零,由此判断橡皮筋竖直方向的分量与原来长度的关系。
设橡皮筋原长为l0、劲度系数为k,静止时,橡皮筋长度为l,加速时长度为l′且与竖直方向夹角为θ。
由胡克定律可知,静止时k(l-l0)=mg,加速时小球受力分析如图所示,由牛顿第二定律可知
k(l′-l0)cosθ=mg
k(l′-l0)sinθ=ma
则k(l-l0)=k(l′-l0)cosθ
l′cosθ=l-l0(1-cosθ)
即l′cosθ 所以小球高度一定升高,故选项A正确。 ] 4.(2017·全国卷Ⅲ)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。 将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( ) A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm B [ 轻质弹性绳的两端分别固定在相距80cm的两点上,钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm,以钩码为研究对象,受力如图所示,由胡克定律F=k =0.1k,由共点力的平衡条件和几何知识得F= = ;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,设弹性绳的总长度变为l′,由胡克定律得F′=k ,由共点力的平衡条件F′= ,联立上面各式解得l′=92cm,选项B正确。 ]
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