江苏省泰州市泰兴中学学年高一上学期物理寒.docx
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江苏省泰州市泰兴中学学年高一上学期物理寒
2015-2016学年江苏省泰州市泰兴中学高一(上)物理寒假作业
(2)
一、选择题
1.如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止.物体A的受力个数为( )
A.2个B.3个C.4个D.5个
2.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
3.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﹣FsinθB.N=m1g+m2g﹣Fcosθ
C.f=
D.f=Fsinθ
4.如图所示,两个完全相同的光滑球的质量为m,放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间.若缓慢转动挡板至与斜面垂直,则在此过程中( )
A.A、B两球间的弹力不变B.B球对斜面的压力逐渐增大
C.B球对挡板的压力逐渐增大D.A球对斜面的压力逐渐增大
5.如图所示,顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上,A、B两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦).现用水平向右的力F作用于物体B上,将物体B缓慢拉高一定的距离,此过程中斜面体与物体A仍然保持静止.在此过程中( )
A.水平力F一定变小
B.斜面体所受地面的支持力一定变大
C.地面对斜面体的摩擦力一定变大
D.物体A所受斜面体的摩擦力一定变大
6.如图所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计.如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,绳的拉力F和两滑轮间绳力与水平方向的夹角θ变化情况是( )
A.F变大,θ角变大B.F变小,θ角变小
C.F不变,θ角变小D.F不变,θ角不变
7.如图所示,质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上,斜面足够长,倾角为α的斜面体置于光滑水平面上,用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动,小球沿斜面缓慢升高.当线拉力最小时,推力F等于( )
A.mgsinαB.
mgsinαC.mgsin2αD.
mgsin2α
8.如图所示,重50N的物体A放在倾角为37°的粗糙斜面上,有一根原长为10cm,劲度系数为800N/m的弹簧,其一端固定在斜面顶端,另一端放置物体A后,弹簧长度伸长为14cm,现用一测力计沿斜面向下拉物体A,若物体A与斜面间的最大静摩擦力为20N,当弹簧的长度仍为14cm时,测力计的读数不可能为(sin37°=0.6)( )
A.10NB.30NC.40ND.0N
9.如图所示,汽车用绳索通过定滑轮牵引小船,使小船匀速靠岸,若水对船的阻力不变,则下列说法中正确的是( )
A.绳子的拉力不断增大B.船受到的浮力不断减小
C.船受到的合力不断增大D.绳子的拉力可能不变
10.一轻杆BO,其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上,B端挂一重物,且系一细绳,细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮,用力F拉住,如图所示.现将细绳缓慢往左拉,使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小,则在此过程中,拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是( )
A.FN先减小,后增大B.FN始终不变
C.F先减小,后增大D.F逐渐减小
二、解答题(共4小题,满分14分)
11.如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角.若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它匀速地提起重物.已知重物的质量m=30kg,人的质量M=50kg,g取10m/s2.试求:
(1)此时地面对人的支持力的大小;
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小.
12.如图所示,人重300N,物体重200N,地面粗糙,无水平方向滑动,当人用100N的力向下拉绳子时,求人对地面的弹力和地面对物体的弹力?
13.如图(a)所示,轻绳AD跨过固定在竖直墙上的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求:
(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比;
(2)轻杆BC对C端的支持力;
(3)轻杆HG对G端的支持力.
14.如图所示,光滑匀质圆球的直径d=40cm,质量为M=20kg,悬线长L=30cm,正方形物块A的厚度b=10cm,质量为m=2kg,物块A与墙之间的动摩擦因数μ=0.2.现将物块A轻放于球和墙之间后放手,取g=10m/s2,求:
(1)墙对A的摩擦力为多大?
(2)施加一个与墙面平行的外力于物体A上,使物体A在未脱离圆球前贴着墙沿水平方向做加速度a=5m/s2的匀加速直线运动,那么这个外力的大小和方向如何?
(方向的角度可用三角函数表示)
2015-2016学年江苏省泰州市泰兴中学高一(上)物理寒假作业
(2)
参考答案与试题解析
一、选择题
1.如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止.物体A的受力个数为( )
A.2个B.3个C.4个D.5个
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】先对AB整体受力分析,看是否与墙壁间有作用力,再对A物体受力分析即可.
【解答】解:
先对AB整体受力分析,由平衡条件知,
竖直方向:
F=GA+GB
水平方向,不受力,故墙面无弹力
隔离A物体,必受重力、B对A的弹力和摩擦力作用,受三个力,
故选:
B
2.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
【考点】牛顿第二定律.
【分析】由题意可知,小球处于平衡状态;则可知小球所受各力的合力为零;对小球进行受力分析,小球受重力、推力、竖直墙的支持力及斜面对小球的支持力;可采用分解法将斜面支持力向水平方向和竖直方向分解,分别列出水平和竖直方向上的平衡方程,分情况进行讨论即可求解.
【解答】解:
A、对小球进行受力分析,如图所示:
若压力F等于N2水平向左的分力时,小球对竖直面没有压力,故N1有可能为零,
若压力F大于N2水平向左的分力时,球受墙的弹力且水平向左,故A错误,B正确;
C、若N2等于零,则小球受重力、推力F、竖直墙壁对小球向左的支持力,这三个力合力不可能为零,所以球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上,故C正确,D错误;
故选B、C.
3.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﹣FsinθB.N=m1g+m2g﹣Fcosθ
C.f=
D.f=Fsinθ
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】对整体分析,根据共点力平衡即可求出地面的支持力N和摩擦力f的大小.
【解答】解:
对整体分析,在竖直方向上有:
Fsinθ+N=(m1+m2)g,则:
N=m1g+m2g﹣Fsinθ
在水平方向上有:
f=Fcosθ
故A正确,BCD错误;
故选:
A.
4.如图所示,两个完全相同的光滑球的质量为m,放在竖直挡板和倾角为α的固定斜面间.若缓慢转动挡板至与斜面垂直,则在此过程中( )
A.A、B两球间的弹力不变B.B球对斜面的压力逐渐增大
C.B球对挡板的压力逐渐增大D.A球对斜面的压力逐渐增大
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】在逆时针缓慢转动挡板至挡板与斜面垂直的过程中,两完全相同的小球处于静止状态.则小球A受力不变,而小球B由于挡板对球A的弹力方向发生变化,导致球B对挡板及斜面作用力发生变化.
【解答】解:
A、D虽然挡板在变化,但球B对球A的弹力方向没有改变,球B的重力没有变化,则斜面对球A的支持力方向也没变,虽然球A位置在缓慢变化,但球A所受力没有变化,故A球对斜面的压力不变,A、B两球的弹力没有变.所以A正确,D错误;
B、C,球B受力分析如图,当缓慢转动挡板至挡板与斜面垂直的过程中,弹力F1的方向也从图示位置转动到与斜面平行位置.则两个弹力的合力不变,当夹角变小时,两弹力大小均变小,故B球对挡板的压力逐渐减少,B球对斜面的压力逐渐减少.故B错误,C错误;
故选:
A.
5.如图所示,顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平地面上,A、B两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦).现用水平向右的力F作用于物体B上,将物体B缓慢拉高一定的距离,此过程中斜面体与物体A仍然保持静止.在此过程中( )
A.水平力F一定变小
B.斜面体所受地面的支持力一定变大
C.地面对斜面体的摩擦力一定变大
D.物体A所受斜面体的摩擦力一定变大
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】此题中物体A、B两个物体和斜面原来处于静止状态,水平方向没有力;当受到水平力F时,对于物体B,如下图1受力分析;将物体B缓慢拉高一定的距离,然后静止,重力大小不变,绳子和重力的夹角θ变大,如图2所示受力分析,F、T都变大;因此得解.
【解答】解:
这是典型的相互作用中的静力学问题,取物体B为研究对象分析其受力情况如图,则有F=mgtanθ,T=
,在物体B缓慢拉高的过程中,θ增大,则水平力F随之变大,故C正确A错误;
对A、B两物体与斜面体这个整体而言,由于斜面体与物体A仍然保持静止,则地面对斜面体的摩擦力一定变大,但是因为整体竖直方向并没有其它力,故斜面体所受地面的支持力应该没有变,故B错误;
在这个过程中尽管绳子张力变大,但是由于物体A所受斜面体的摩擦力开始并不知道其方向,故物体A所受斜面体的摩擦力的情况无法确定,故D错误.
故选C.
6.如图所示,A、B两物体的质量分别为mA、mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态.滑轮的质量和一切摩擦均不计.如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,绳的拉力F和两滑轮间绳力与水平方向的夹角θ变化情况是( )
A.F变大,θ角变大B.F变小,θ角变小
C.F不变,θ角变小D.F不变,θ角不变
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】根据滑轮不省力的特点可知,整个系统重新平衡后,滑轮两侧的绳子拉力大小F等于物体A的重力不变,B物体对滑轮的拉力也不变.根据平衡条件分析两滑轮间绳子的夹角,再研究θ的变化情况.
【解答】解:
原来整个系统处于静止状态,绳的拉力等于A物体的重力,B物体对滑轮的拉力等于B物体的重力.将绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,绳的拉力F仍等于A物体的重力,B物体对滑轮的拉力仍等于B物体的重力,都没有变化,即滑轮所受的三个拉力都不变,则根据平衡条件可知,两绳之间的夹角也没有变化,则θ角不变.
故选D
7.如图所示,质量为m的小球用细线拴住放在光滑斜面上,斜面足够长,倾角为α的斜面体置于光滑水平面上,用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动,小球沿斜面缓慢升高.当线拉力最小时,推力F等于( )
A.mgsinαB.
mgsinαC.mgsin2αD.
mgsin2α
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】先以小球为研究对象.斜面体缓慢地向左移动过程中,小球缓慢上升,合力为零.运用作图法得出线的拉力取得最小时,线与水平方向的夹角,并求出拉力的最小值,再对整体进行研究,由平衡条件求出F.
【解答】解:
以小球为研究对象.小球受到重力mg、斜面的支持力N和细线的拉力T,在小球缓慢上升过程中,小球的合力为零,则N与T的合力与重力大小相等、方向相反,根据平行四边形定则作出三个位置力的合成图如图,则得当T与N垂直,即线与斜面平行时T最小,则得线的拉力最小值为:
Tmin=Tmin=mgsinα.
再对小球和斜面体组成的整体研究,根据平衡条件得:
F=Tmincosα=(mgsinα)cosα=
mgsin2α,
故ABC错误,D正确;
故选:
D
8.如图所示,重50N的物体A放在倾角为37°的粗糙斜面上,有一根原长为10cm,劲度系数为800N/m的弹簧,其一端固定在斜面顶端,另一端放置物体A后,弹簧长度伸长为14cm,现用一测力计沿斜面向下拉物体A,若物体A与斜面间的最大静摩擦力为20N,当弹簧的长度仍为14cm时,测力计的读数不可能为(sin37°=0.6)( )
A.10NB.30NC.40ND.0N
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】对物体受力分析,明确重力的分力及弹力的大小;根据摩擦力可能情况进行分析,明确拉力的范围.
【解答】解:
弹簧的弹力F=kx=800×(0.14﹣0.1)=32N;
重力沿斜面向下的分力为G1=Gsin37°=50×0.6=30N;
物体要在拉力作用下能平衡,则拉力最大为32+20﹣30=22N;最小为零;
故不可能是BC;
故选:
BC.
9.如图所示,汽车用绳索通过定滑轮牵引小船,使小船匀速靠岸,若水对船的阻力不变,则下列说法中正确的是( )
A.绳子的拉力不断增大B.船受到的浮力不断减小
C.船受到的合力不断增大D.绳子的拉力可能不变
【考点】运动的合成和分解.
【分析】对小船进行受力分析,受重力、浮力、绳子的拉力,阻力做匀速直线运动,根据共点力平衡判断绳子的张力和浮力的变化.
【解答】解:
对小船进行受力分析,如图,因为小船做匀速直线运动,所以小船处于平衡,设拉力与水平方向的夹角为θ,有:
Fcosθ=f…①
Fsinθ+F浮=mg…②
船在匀速靠岸的过程中,θ增大,阻力不变,根据平衡方程①知,绳子的张力增大,根据平衡方程②知,拉力增大,sinθ增大,所以船的浮力减小,而船受到的合力为零.故A、B正确,C、D错误.
故选:
AB.
10.一轻杆BO,其O端用光滑铰链铰于固定竖直杆AO上,B端挂一重物,且系一细绳,细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮,用力F拉住,如图所示.现将细绳缓慢往左拉,使杆BO与杆AO间的夹角θ逐渐减小,则在此过程中,拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是( )
A.FN先减小,后增大B.FN始终不变
C.F先减小,后增大D.F逐渐减小
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】当细绳缓慢拉动时,整个装置处于动态平衡状态,以B点为研究对象,分析受力情况,作出力图.根据平衡条件,运用三角形相似法,得出F和FN与边长AB、AO、BO及物体重力的关系,再分析F、FN的变化情况.
【解答】解:
设物体的重力为G.以B点为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图.
作出力FN与F的合力F2,根据平衡条件得知,F2=F1=G.由△F2FNB∽△ABO得
=
得到FN=
G
式中,BO、AO、G不变,则FN保持不变.
同理:
得到F=
,
式中,AO、G不变,但是AB逐渐减小,所以F逐渐减小.
故选BD.
二、解答题(共4小题,满分14分)
11.如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角.若在B点悬挂一个定滑轮(不计重力),某人用它匀速地提起重物.已知重物的质量m=30kg,人的质量M=50kg,g取10m/s2.试求:
(1)此时地面对人的支持力的大小;
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小.
【考点】共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
【分析】
(1)对人进行受力分析,根据人所受的合力为零,求出地面的支持力.
(2)求出BO绳的拉力,对B点受力分析,求出绳AB和轻杆BC所受力的大小.
【解答】解:
(1)对人进行受力分析,根据平衡条件有:
FN=Mg﹣mg=200N
(2)滑轮对结点B的拉力为为:
T=2mg=600N
以结点B为研究对象,进行受力分析,如图,根据共点力平衡得:
FAB=Ttan30°=200
N
FBC=
N
答:
(1)此时地面对人的支持力大小为200N
(2)轻杆BC和绳AB所受的力大小分别为400
N和200
N.
12.如图所示,人重300N,物体重200N,地面粗糙,无水平方向滑动,当人用100N的力向下拉绳子时,求人对地面的弹力和地面对物体的弹力?
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】以人为研究对象,根据平衡条件求出地面对人的弹力.由题,物体无水平方向的滑动,受力平衡,以物体为研究对象,分析受力情况,作出力图,根据平衡条件求解地面对物体的弹力.
【解答】解:
以人为研究对象,绳的拉力大小为100N,则地面对人支持力等于N人=G人﹣F=300N﹣100N=200N.根据牛顿第三定律得,人对地面的弹力大小为200N,方向竖直向下.
再以物体为研究对象,分析受力情况,作出力图如图.
根据平衡条件得,
地面对物体的弹力N=G物﹣Fsin60°=200N﹣100×
N=113.4N
答:
人对地面的弹力大小为200N,方向竖直向下.地面对物体的弹力是113.4N.
13.如图(a)所示,轻绳AD跨过固定在竖直墙上的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求:
(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比;
(2)轻杆BC对C端的支持力;
(3)轻杆HG对G端的支持力.
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】根据定滑轮的力学特性,可知a图中,细绳AC段的张力等于物体的重力.
图甲中对滑轮受力分析,运用合成法求解细绳AC段的张力FAC与轻杆BC对C端的支持力;
乙图中,以C点为研究对象,根据平衡条件求解细绳EG段的张力F2以及轻杆HG对G端的支持力.
【解答】解:
下图(a)和下图(b)中的两个物体M1、M2都处于平衡状态,根据平衡的条件,首先判断与物体相连的细绳,其拉力大小等于物体的重力;分别取C点和G点为研究对象,进行受力分析如右图(a)和右图(b)所示,根据平衡规律可求解.
(1)上图(a)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体,物体处于平衡状态,轻绳AC段的拉力FAC=FCD=M1g;
上图(b)中由于FEGsin30°=M2g得FEG=2M2g,所以FAC:
FEG=M1:
2M2.
(2)上图(a)中,根据FAC=FCD=M1g且夹角为120°
故FNC=FAC=M1g,方向与水平方向成30°,指向斜右上方.
(3)上图(b)中,根据平衡方程有FEGsin30°=M2g、FEGcos30°=FNG
所以FNG=M2gcot30°=
M2g,方向水平向右.
答:
(1)轻绳AC段的张力FAC与细绳EG的张力FEG之比为
;
(2)M1g方向与水平方向成30°角,指向斜右上方;
(3)轻杆HG对G端的支持力大小为
M2g 方向水平向右.
14.如图所示,光滑匀质圆球的直径d=40cm,质量为M=20kg,悬线长L=30cm,正方形物块A的厚度b=10cm,质量为m=2kg,物块A与墙之间的动摩擦因数μ=0.2.现将物块A轻放于球和墙之间后放手,取g=10m/s2,求:
(1)墙对A的摩擦力为多大?
(2)施加一个与墙面平行的外力于物体A上,使物体A在未脱离圆球前贴着墙沿水平方向做加速度a=5m/s2的匀加速直线运动,那么这个外力的大小和方向如何?
(方向的角度可用三角函数表示)
【考点】牛顿第二定律;摩擦力的判断与计算.
【分析】
(1)对物块A受力分析,受重力、静摩擦力、球对其向左的压力、墙壁对其向右的支持力,根据平衡条件求解即可;
(2)对物体A受力分析,竖直面内受重力、弹力和滑动摩擦力,根据平衡条件列式求解推力F.
【解答】解:
(1)球与物体A的受力图分别如图所示
对球有:
tanθ=
FN=Mgtanθ=150N
对物体A有:
Ff=μFN球=μFN=30N>mg
所以A物体处于静止状态,静摩擦力Ff=mg=20N.
(2)A沿水平方向运动,面对着墙看,作出A物体在竖直平面内的受力图如图所示,有:
Fsinα=mg
Fcosα﹣μFN=ma
解出:
F=20
N,tanα=
或α=arctan
.
答:
(1)墙对A的摩擦力为20N
(2)这个外力的大小和方向分别为20
N,与水平方向成α角:
tanα=
斜向上
2017年1月21日
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