内容正文:
课后跟踪训练(7) 重力、弹力和摩擦力
基础巩固练
1.如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是( )
A.小明与船之间存在摩擦力
B.杆的弯曲是由于受到杆对小明的力
C.杆对岸的力大于岸对杆的力
D.小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力
A 解析:小明与船之间存在相对运动的趋势,所以存在静摩擦力,A正确;杆的弯曲是由于杆受到小明对杆的力的作用,B错误;杆对岸的力与岸对杆的力是作用力与反作用力,大小相等,C错误;小明对杆的力和杆对小明的力是一对相互作用力,D错误。
2.(多选)(2024·浙江宁波模拟)如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”,巨大的茶壶悬在空中,正源源不断地往外出水,祈愿财源滚滚,福寿绵绵。下列说法正确的是( )
A.靠水流的反冲力支撑壶体
B.壶的重心不在水流的延长线上
C.水流越大,壶体会升得越高
D.研究壶体受力时,不能把它当作质点
BD 解析:巨大的茶壶悬在空中不是靠水流的反冲力支撑壶体,而是从茶壶里流出的水包围着一根支撑柱,支撑柱支撑壶体,壶体的高度是一定的,与水流无关,A、C错误;壶的重心不在水流的延长线上,B正确;研究壶体受力时,壶体的形状、大小不能忽略不计,不能把它当作质点,D正确。
3.(2024·四川德阳一诊)高竿船技是浙江嘉兴文化古镇(乌镇)至今仍保留并演出的传统民间杂技艺术,表演者爬上固定在船上的竹竿,模拟蚕宝宝吐丝作茧的动作祈愿蚕茧丰收。如图所示,此时表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上,则下列说法正确的是( )
A.表演者对竹竿的弹力是由竹竿形变产生的
B.表演者对竹竿的力竖直向下
C.表演者对竹竿的摩擦力一定为零
D.表演者对竹竿的力大于竹竿对表演者的力
B 解析:表演者对竹竿的弹力是由表演者发生弹性形变产生的,A错误;因为表演者静止在弯曲倾斜的竹竿上,受到重力、弹力和摩擦力作用,且处于平衡状态,故竹竿对表演者的力竖直向上,根据牛顿第三定律可知表演者对竹竿的力竖直向下,B正确,C错误;根据牛顿第三定律可知,表演者对竹竿的力的大小等于竹竿对表演者的力的大小,D错误。
4.(多选)如图所示,一个小球固定在轻杆上端,AB为水平轻绳,小球处于静止状态(图中F1水平,F3竖直),则杆对小球的作用力方向可能是( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
BC 解析:本题中杆为“定杆”,杆上的力不一定沿杆的方向,小球处于静止状态,则杆对小球的作用力方向在重力与轻绳拉力夹角的对顶角范围内(不含水平方向),当轻绳拉力为零时,杆对小球的作用力竖直向上,如图所示,所以杆对小球的作用力方向可能是F2和F3,B、C正确。
5.(2024·天津南开期末)某小组用力传感器探究弹簧弹力与伸长量的关系。如图甲所示,将轻质弹簧上端固定于铁架台上,使标尺的零刻度线与弹簧上端对齐。某同学用力传感器竖直向下拉弹簧,同时记录拉力值F及对应的标尺刻度x(如图乙所示)。通过描点画图得到图丙的Fx图像,a、b分别为使用轻弹簧1、2时所描绘的图线。下列说法正确的是( )
A.弹簧1的原长大于弹簧2的原长
B.弹簧1的劲度系数为100 N/m,大于弹簧2的劲度系数
C.弹簧2产生15 N的弹力时,弹簧的伸长量是50 cm
D.因未测弹簧原长,因此本实验无法探究弹簧弹力与伸长量的关系
B 解析:弹力等于零时弹簧的长度就是弹簧的原长,根据图像,弹簧的原长等于横坐标的截距,所以弹簧1的原长等于弹簧2的原长,均等于0.2 m,A错误;弹簧1、2的劲度系数分别为k1= N/m=100 N/m,k2= N/m=50 N/m,B正确,D错误;弹簧2产生15 N的弹力时,弹簧的伸长量是x2== m=0.3 m=30 cm,C错误。
6.(2024·江苏泰州模拟)如图所示,一块倾角为45°的斜面固定于墙角,为使一个光滑的铁球静止于图示位置,需加一水平力F,且F通过球心。下列说法正确的是( )
A.铁球一定受墙面水平向左的弹力
B.铁球可能受墙面水平向左的弹力
C.铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力
D.铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力
B 解析:F的大小合适时,铁球可以静止在无墙的斜面上,F增大时墙面才会对铁球有弹力,A错误,B正确;斜面一定有对铁球斜向上的弹力才能使铁球不下落,该弹力方向垂直于斜面但不一定通过铁球的重心, C、D错误。
7.(2024·山东济宁模拟)一本质量为m的书平放在水平桌面上,将一张A4纸夹在书页间,如图所示。已知书与桌面间的动摩擦因数为μ,A4纸与书页间的动摩擦因数为4μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A4纸的质量忽略不计。现有一水平向右的力F作用于A4纸上,若要使书与A4纸一起运动,则A4纸上面书页的质量应至少大于( )
A. B.
C. D.
B 解析:书本恰好运动时,设A4纸上面的书页的质量为m0,有2×4μm0g=μmg,解得m0=,若要使书一同运动,A4纸上面的书页的质量越大越容易一起拉动,所以m0≥,B正确。
综合提升练
8.如图所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图像(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2>v1,则 ( )
A.t2时刻,小物块离A处的距离达到最大
B.t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大
C.0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左
D.0~t3时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用
B 解析:t1时刻小物块向左运动到速度为零,离A处的距离达到最大,A错误;t1~t2时间内,小物块对地向右加速,相对传送带仍向左运动,之后相对静止,t2时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大,B正确;0~t2时间内,小物块受到的摩擦力方向始终向右,C错误;t2~t3时间内,小物块随传送带一起向右匀速运动,此时受力平衡,故不受摩擦力作用,D错误。
9.(2024·湖南益阳模拟)图甲是一种榫卯连接构件,相互连接的两部分P、Q如图乙所示。图甲中构件Q固定在水平地面上,榫、卯接触面间的动摩擦因数均为μ,沿P的轴线OO′用大小为F的力才能将P从Q中拉出。若各接触面间的弹力大小均为FN,滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等,则FN的大小为( )
A. B.
C. D.
A 解析:如图所示,Q有6个面与P接触,故存在6个摩擦力,所以F=6μFN,解得FN=,A正确。
10.(2024·重庆一中测试)如图所示,某同学用一根劲度系数为k的轻质弹簧测量物块与水平面间的动摩擦因数。将弹簧一端固定在竖直挡板上,另一端与物块连接,物块置于水平面上,弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置,发现物块只能在A、B两点间保持静止,测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2,物块的质量为m,当地重力加速度为g,则物块与水平面间的动摩擦因数为( )
A. B.
C. D.
A 解析:改变物块在水平面上的位置,物块只能在A、B两点间保持静止,则有轻质弹簧的原长是L0=d1+,物块在A、B两点间的静止位置是轻质弹簧的最大压缩量与最大伸长量的平衡位置,因此有k=μmg,解得μ=,A正确。
11.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是(取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2)( )
B 解析:滑块上升过程中受滑动摩擦力,由Ff=μFN和FN=mg cos θ可得,Ff=6.4 N,方向沿斜面向下;当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin θ<μmg cos θ,滑块将静止,滑块受到的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得Ff′=mg sin θ=6 N,方向沿斜面向上,B正确。
12.(多选)(2024·广东梅州统考)如图所示,一根劲度系数为k的轻质弹簧1,竖直地固定在桌面上,上面压一个质量为m的物体,弹簧1上、下端分别与物体和桌面相连;另一劲度系数为k的轻质弹簧2竖直固定在物体的上表面。要想使物体在静止时,物体下面弹簧1的弹力大小减为原来的,则应将弹簧2的上端A竖直向上缓慢移动的距离可能是(已知两根弹簧始终处于弹性限度内,重力加速度为g)( )
A. B.
C. D.
AD 解析:初始时刻弹簧1处于压缩状态,弹簧1的压缩量x1=,弹簧2处于原长,弹簧2的形变量x2=0;最终时刻有两种可能性,其一,当弹簧1的弹力大小减小为原来的时,弹簧1仍处于压缩状态,其压缩量x1′=,弹簧2处于伸长状态,弹簧2的伸长量x2′==,则A端竖直向上提高的距离d=(x1-x1′)+x2′=;当弹簧1的弹力大小减为原来的时,弹簧1处于拉伸状态,其伸长量x1″=,弹簧2处于伸长状态,弹簧2的伸长量x2″==,则A端竖直向上移动的距离d′=(x1+x1″)+x2″=,A、D正确。
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