内容正文:
专题03 相互作用
1.(2024.江苏宜兴.三模)如图所示,质量为的物块置于倾角为的斜面上,通过一细线绕过光滑定滑轮系于点,为细线、、的结点,质量为的小球置于光滑的半球体上,半球体的半径为,为球心。已知,,水平,竖直,且、、在同一直线上,系统处于静止状态,小球可视为质点,重力加速度为,,,则下列说法正确的是( )
A. 细线的拉力大小为
B. 细线和细线的拉力大小相等
C. 半球体受到地面的摩擦力和斜面受到地面的摩擦力大小相等
D. 物块受到斜面的摩擦力方向沿斜面向下
【答案】C
【详解】A.对小球做受力分析,如图所示
由于力的三角形与 相似,可得
解得,,故A错误;
B.对结点受力分析,线的拉力大小等于细线的拉力在水平方向的分力大小,所以细线的拉力小于细线的拉力,故B错误;
D.由上述项分析可知,则对于有,所以斜面对的摩擦力方向沿斜面向上,故D错误;
C.对、整体受力分析,所受地面的摩擦力大小等于细线的拉力在水平方向的分力大小,对和斜面整体受力分析,斜面受到地面的摩擦力大小等于细线的拉力大小,故C正确。
故选C。
2. (2024.江苏.适应性考试(二)).如图所示,倾角的光滑固定斜面上,轻质弹簧下端与固定板C相连,另一端与物体A相连.A上端连接一轻质细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B,A处于静止状态且细线恰好伸直,然后由静止释放B。已知A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 刚释放B时,A受到细线的拉力大小为mg
B. A的最大速度为
C. B下落至最低点时,弹簧的弹性势能最小
D. B下落至最低点时,A所受合力大小为mg
【答案】B
【详解】A.刚释放物体B时,以A、B组成的系统为研究对象,有
解得
对B研究
解得
故物体A受到细线的拉力大小为,故A错误;
B.手拖住物块B时,物块A静止,设此时弹簧的压缩量为,对物块A根据平衡条件可得
解得
当物体A上升过程中,当A和B整体的加速度为0时速度达到最大值,此时细线对A的拉力大小刚好等于B的重力,设此时弹簧的伸长量为,则
解得
所以此时弹簧的弹性势能与初始位置时相同,对A、B和弹簧组成的系统,只有重力和弹簧弹力做功,所以系统的机械能守恒,根据机械能守恒定律得
解得
故B正确;
C.当B下落至最低点时,AB整体减少的机械能最大,转化为弹簧的弹性势能最多,所以此时弹簧具有最大的弹性势能,故C错误;
D.当B下落至最低点时,此时A上升到最高位置,根据对称性可知B产生的加速度大小也为
故对B受力分析,根据牛顿第二定律可知
解得
故AB整体研究,设此时弹簧弹力为F,则
解得
对A研究,A受到弹簧拉力、重力和绳子拉力,则
故D错误。
故选B。
3.(2024.江苏苏州.三模). 现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示,三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上,另一端接在一起,悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是( )
A. 每根铁链的拉力均为mg
B. 给花浇水后支架对墙面的作用力变大
C. 改变铁链的长度,铁链的拉力大小不变
D. 吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.设每根绳子和竖直方向的夹角为,则有
解得
A错误;
B.对支架、吊篮、花盆整体进行受力分析可知,给花浇水后整体重力变大,故支架对墙面的作用力变大,B正确;
C.由
可知改变铁链的长度,每根绳子和竖直方向的夹角为发生改变,则铁链的拉力大小改变,C错误;
D.吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对平衡力,D错误。
故选B。
4. (2024.江苏.第三次调研)如图所示,绝缘轻绳穿过有光滑孔的带电小球A,绳两点P、Q固定,整个空间存在匀强电场小球静止时,轻绳绷紧,AP水平、AQ竖直,下列说法中正确的是( )
A. 匀强电场方向水平向右
B. 球受到的电场力与重力大小相等
C. P缓慢竖直向上移动少许,绳中张力增大
D. Q缓慢水平向右移动少许,球的重力势能增大
【答案】D
【详解】A.由题知,带电小球所带电性未知,故无法判断匀强电场方向,A错误;
B.由题知小球静止,且绝缘轻绳穿过有光滑孔的带电小球A,则小球受绳子拉力大小相等,故只要满足所受重力和电场力合力与绳子拉力合力等大反向小球就会静止,故无法判断电场力与重力大小关系,B错误;
C.由分析知,电场力与重力合力大小和方向不变,P缓慢竖直向上移动少许,故绳子之间夹角变小,故绳子张力变小,C错误;
D.电场力与重力合力大小和方向不变,若Q缓慢水平向右移动少许,则绳子之间夹角变大,故球的位置升高,重力势能增加,D正确;
故选D。
5. (2024.江苏扬州新华中学.二模).筷子夹球游戏深受人们的喜爱,选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器,在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷(两根筷子及球心在同一水平面内)夹着乒乓球的俯视图如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 乒乓球受到四个力的作用
B. 如果乒乓球静止,则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上
C. 如果乒乓球静止,减小筷子间夹角θ,筷子对乒乓球的作用力大小不变
D. 如果乒乓球加速运动,筷子对乒乓球的弹力大于乒乓球对筷子的弹力
【答案】C
【详解】A.乒乓球受到重力、两个筷子对它弹力、两个筷子对它的摩擦力五个力的作用,故A错误;
B.如图所示
如果乒乓球静止,两个筷子对乒乓球的弹力的合力水平向左,所以两个摩擦力在水平方向都有分量,分量的合力向右,即
乒乓球受到筷子的摩擦力方向不是竖直向上,故B错误;
C.如果乒乓球静止,两筷子夹角θ无论怎么变化,筷子给乒乓球的作用力总是与乒乓球的重力抵消,大小相等,即筷子给乒乓球的作用力保持不变,C正确;
D.筷子对乒乓球的弹力和乒乓球对筷子的弹力是一对作用力与反作用力,无论乒乓球是否有加速度,这两个力的大小总是相等的,故D错误;
故选C。
6.(2024.江苏连云港.模拟). 如图所示,吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动起来后,杆对它的拉力为F′。则( )
A. F=F′
B. F<F′
C. 电扇静止时,固定杆对它的作用力和它对固定杆的作用力大小相等
D. 电扇水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力
【答案】C
【详解】AB.电扇不转时,显然有F=G,而扇叶转动起来后,向下吹风,对空气有向下的作用力,根据牛顿第三定律,空气对叶片有向上的作用力,此时杆对电扇的拉力
F′<G
得
F′<F
A、B错误;
CD.固定杆对电扇的作用力与电扇对固定杆的作用力为一对作用力和反作用力,故两者总是等大反向,C正确,D错误。
故选C。
7. (2024.江苏南京、盐城.三模).如图所示,某款手机支架由“L型”挡板和底座构成,挡板使用一体成型材料制成,其AB、BC部分相互垂直,可绕O点的轴在竖直面内自由调节,AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2(不计手机与挡板间的摩擦),在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中,下列说法正确的是( )
A F1逐渐增大,F2逐渐减小
B. F1逐渐减小,F2逐渐增大
C. F1逐渐减小,F2先增大后减小
D. F1先增大后减小,F2逐渐减小
【答案】A
【详解】对手机受力分析,如图所示
已知,AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2相互垂直,即
手机处于静止状态,则手机受力平衡,根据拉密原理
因为,手机的重力G和不变,所以上式的比值不变。挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中,由钝角增大到,即减小,故变小;由钝角减小到,即变大,故变大。
故选A。
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专题03 相互作用
1.(2024.江苏宜兴.三模)如图所示,质量为的物块置于倾角为的斜面上,通过一细线绕过光滑定滑轮系于点,为细线、、的结点,质量为的小球置于光滑的半球体上,半球体的半径为,为球心。已知,,水平,竖直,且、、在同一直线上,系统处于静止状态,小球可视为质点,重力加速度为,,,则下列说法正确的是( )
A. 细线的拉力大小为
B. 细线和细线的拉力大小相等
C. 半球体受到地面的摩擦力和斜面受到地面的摩擦力大小相等
D. 物块受到斜面的摩擦力方向沿斜面向下
2. (2024.江苏.适应性考试(二)).如图所示,倾角的光滑固定斜面上,轻质弹簧下端与固定板C相连,另一端与物体A相连.A上端连接一轻质细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连且始终与斜面平行。开始时托住B,A处于静止状态且细线恰好伸直,然后由静止释放B。已知A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,B始终未与地面接触。从释放B到B第一次下落至最低点的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 刚释放B时,A受到细线的拉力大小为mg
B. A的最大速度为
C. B下落至最低点时,弹簧的弹性势能最小
D. B下落至最低点时,A所受合力大小为mg
3.(2024.江苏苏州.三模). 现代家居常用吊篮美化室内环境。如图所示,三根等长的轻质铁链对称地悬挂在吊篮架上,另一端接在一起,悬挂在支架上。已知吊篮、花和花盆的总质量为3m。下列说法正确的是( )
A. 每根铁链的拉力均为mg
B. 给花浇水后支架对墙面的作用力变大
C. 改变铁链的长度,铁链的拉力大小不变
D. 吊篮架对花盆的支持力与花盆的重力是一对相互作用力
4. (2024.江苏.第三次调研)如图所示,绝缘轻绳穿过有光滑孔的带电小球A,绳两点P、Q固定,整个空间存在匀强电场小球静止时,轻绳绷紧,AP水平、AQ竖直,下列说法中正确的是( )
A. 匀强电场方向水平向右
B. 球受到的电场力与重力大小相等
C. P缓慢竖直向上移动少许,绳中张力增大
D. Q缓慢水平向右移动少许,球的重力势能增大
5. (2024.江苏扬州新华中学.二模).筷子夹球游戏深受人们的喜爱,选手用筷子夹起乒乓球从一个容器放到另一个容器,在规定时间内搬运多者胜。某同学水平持筷(两根筷子及球心在同一水平面内)夹着乒乓球的俯视图如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 乒乓球受到四个力的作用
B. 如果乒乓球静止,则乒乓球受到筷子的摩擦力方向竖直向上
C. 如果乒乓球静止,减小筷子间夹角θ,筷子对乒乓球的作用力大小不变
D. 如果乒乓球加速运动,筷子对乒乓球的弹力大于乒乓球对筷子的弹力
6.(2024.江苏连云港.模拟). 如图所示,吊在大厅天花板上的电扇所受重力为G,静止时固定杆对它的拉力为F,扇叶水平转动起来后,杆对它的拉力为F′。则( )
A. F=F′
B. F<F′
C. 电扇静止时,固定杆对它的作用力和它对固定杆的作用力大小相等
D. 电扇水平转动后,固定杆对它的作用力小于它对固定杆的作用力
7. (2024.江苏南京、盐城.三模).如图所示,某款手机支架由“L型”挡板和底座构成,挡板使用一体成型材料制成,其AB、BC部分相互垂直,可绕O点的轴在竖直面内自由调节,AB、BC部分对手机的弹力分别为F1和F2(不计手机与挡板间的摩擦),在“L型”挡板由图示位置顺时针缓慢转至水平的过程中,下列说法正确的是( )
A F1逐渐增大,F2逐渐减小
B. F1逐渐减小,F2逐渐增大
C. F1逐渐减小,F2先增大后减小
D. F1先增大后减小,F2逐渐减小
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