内容正文:
专题03 相互作用
清单01 重力
1.产生原因:由于 。
2.重力大小:
3.重力的方向:
4.重心的位置:
(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其 ;
(2)质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的 有关外,还跟物体内 有关;
(3)重心的位置可以在 上,也可以在 。
(4) 确定重心
清单02 弹力
1.弹力的产生条件:(1) ;(2)
2.方向:弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向 。
3.胡克定律:
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力大小F跟弹簧伸长(或缩短)长度x成 。
(2)公式:F= ,其中k为弹簧的劲度系数,单位为牛顿每米,符号N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。
(3)适用条件:在弹簧的弹性限度内。
4.弹力有无的判断
(1)条件法:根据弹力产生的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断。
(2)假设法:假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态。若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
5.弹力方向的判断
清单03 摩擦力
一、滑动摩擦力
1.产生条件: 、 、 。
2.滑动摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体 相反。
3. 大小:
(1)滑动摩擦力的大小跟压力成 。
(2)公式:Ff= ,μ是动摩擦因数,它的数值只跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度 ;动摩擦因数 单位。
4.滑动摩擦力的作用效果:是阻碍物体间的 ,而不是阻碍物体的 ,所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向 ,也可能 。
二、静摩擦力
1.产生条件: 、 、 。
2.静摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势方向 。
3.静摩擦力的大小
(1)随着产生相对运动趋势的外力大小的变化而 ;
(2)跟物体间接触面的压力大小 ;
(3)大小取值范围 ;
(4)最大静摩擦力 滑动静摩擦力。
4.静摩擦力的作用效果:是阻碍物体间的 ,而不是阻碍物体的运动,所以静摩擦力的方向可能与物体运动方向 ,也可能 ,还可能 。
清单04 探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1.探究弹簧弹力与形变量的关系。
2.学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
二、实验原理
1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小 。
2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度 弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。
三、实验器材
铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。
四、实验步骤
1.按实验原理图安装实验装置,记下弹簧 时下端所对应的刻度l0。
2.在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的 并记下钩码的 。
3.增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以F表示弹力,l表示弹簧的总长度,x=l-l0表示弹簧的伸长量。
五、数据处理
1.以 (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的 为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,如图所示。
2.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的 ,这个常数也可据F-x图线的 求解,即k=。
六、误差分析
1.由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测量误差。
2.由于弹簧 的影响造成误差,当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样在作图线时,图线在x轴有一截距。
3.描点、作图不准确也会引起误差,所以每次所挂钩码的质量差适当大一些,从而使坐标纸上描的点尽可能 ,这样作出的图线更精确。
【练习1】一个易拉罐由于磕碰,底部边缘有处凹陷。在空易拉罐中注入少量的水后,将易拉罐凹陷处与桌面接触放置在水平桌面上,结果易拉罐“倾而不倒”,如图所示。下列说法正确的是( )
A.注水后,易拉罐的重心位置升高了
B.易拉罐重力的作用线垂直于水平面向下
C.若将注水后的易拉罐正立放置,则其重心位置不变
D.若将空易拉罐剪去上半部,则其重心位置可能不变
【练习2】如图有一材质均匀的玻璃水杯,在逐渐倒水至杯满过程中,下列说法正确的是( )
A.未加水时,水杯的重心在水杯壁上某位置
B.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置不发生变化
C.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置逐渐降低
D.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置先降低后升高
【练习3】下列对图中弹力的判断说法正确的是( )
A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球有弹力
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由小球形变引起
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,对小球有弹力,该弹力由a绳形变引起; b绳对小球无弹力
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,则两球间有弹力
【练习4】两人进行击地传球,如图所示,一人将球传给另一人的过程中,在球碰到水平地面反弹瞬间,下列说法正确的是( )
A.水平地面对篮球的弹力方向斜向右上方
B.篮球对水平地面的弹力方向斜向右下方
C.水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的
D.篮球受到水平地面的支持力是由于篮球发生了形变而产生的
【练习5】已知某弹簧原长为16cm,可拉伸或压缩,其弹力与伸长量的关系图线如图所示,关于该弹簧的说法正确的是( )
A.弹力与弹簧的长度成正比
B.该弹簧劲度系数为
C.当弹簧长度为12cm时,弹力为5.0N
D.当弹簧受到的拉力为0时,劲度系数为0
【练习6】如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,时间木块静止;木块运动后改变拉力大小,使木块在时刻后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示的拉力随时间变化的图线。下列说法正确的是( )
A.当用的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为5.3N
B.当用的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为5.1N
C.若用的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为5.3N
D.时间内木块所受摩擦力大小为5.1N
【练习7】如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,取向右为正方向,重力加速度g=10m/s2,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是下列图中的( )
A.B.C. D.
【练习8】如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究“在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。
(1)实验中还需要的测量工具有 ,该实验的公式依据为 。
(2)如图乙所示,根据实验数据绘图,纵轴是钩码质量,横轴是弹簧的形变量。由图像可得结论:在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成 (填“正比”或“反比”),弹簧的劲度系数 (计算结果保留3位有效数字,重力加速度取)。
(3)如图丙所示,实验中用两根不同的弹簧和,作出弹簧弹力与弹簧长度的图像,下列说法正确的是________。
A.的原长比的短 B.的劲度系数比的小
C.的劲度系数比的大 D.弹力与弹簧长度成正比
1.(23-24高一上·河北邯郸·期中)对于重力、重心、弹力的认识,下列说法正确的是( )
A.物体在地球表面上任意位置的重力大小处处相等
B.重心是物体所受重力的等效中心,一定在物体上
C.物体产生弹力是因为物体发生了弹性形变
D.物体产生的弹力作用对象是物体自身
2.(23-24高一上·浙江杭州·期中)如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”,下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力
B.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高
C.重力只作用在瓶的重心上
D.瓶所受重力的方向一定可以与两条绳子的方向交于同一点
3.(22-23高一上·江苏无锡·期中)杂技演员具有高超的技术。站在地面上的演员能用头部直接顶住从空中落下的坛子,如图所示。则下列说法正确的是( )
A.演员头部受到压力作用是由于头部发生了形变
B.坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变
C.坛子对头部的压力就是坛子受到的重力
D.坛子对头部的压力和头部对坛子的支持力是一对平衡力
4.(19-20高一上·广东深圳·期中)如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个由挡板的向右的形变而产生的,一个由斜面的垂直斜面向上的形变而产生的
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
5.(23-24高一下·浙江·期中)一个人手握着矿泉水瓶,使矿泉水瓶静止在空中,下列说法正确的是( )
A.手对矿泉水瓶的弹力是由于矿泉水瓶发生形变产生的
B.矿泉水瓶对手的弹力大小不等于手对矿泉水瓶的弹力大小
C.矿泉水瓶所受重力和手对矿泉水瓶的弹力平衡
D.矿泉水瓶受重力大小等于手对矿泉水瓶的摩擦力大小
6.(23-24高一上·重庆·期中)如图所示,小李同学将一重力为G的厚白纸铺在水平桌面上,纸的一部分伸出桌边,在白纸上放一本重力为4G的物理书,再在物理书上放上一瓶重力为3G的墨水瓶。用水平拉力F将白纸从物理书本底下向右迅速抽出(物理书未从桌面滑落),白纸被抽出过程中物理书与墨水瓶没有发生相对滑动,所有接触面间的动摩擦因数均为,则在白纸被抽出过程中,下列描述正确的是( )
A.桌面对白纸施加的摩擦力方向向右 B.白纸受到的摩擦力大小为
C.白纸对物理书的摩擦力大小为 D.拉力F越大物理书与白纸间的摩擦力越大
7.(22-23高一上·全国·期中)下列关于力的知识,说法正确的是( )
A.摩擦力的方向总是与弹力的方向垂直
B.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.相对运动的物体之间一定有摩擦力的存在
D.重力的方向总是指向地心
8.(23-24高一上·湖南株洲·期中)如图甲所示,质量m=0.4kg的物体静止在水平地面上,从t=0时刻开始,对物体施加一水平向右的力F,力F随时间t的变化关系如图乙所示。已知t=1s时刻,物体刚要开始运动,重力加速度,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则下列说法正确的是( )
A.0~1s内,力F总小于物体所受地面的摩擦力
B.0~2s时间内与2~4s内物体所受地面的摩擦力方向相反
C.物体在3s时刻停止运动
D.物体与地面间的动摩擦因数为0.5
9.(22-23高一上·浙江宁波·期中)某实验小组做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验时,测量弹簧原长时为了方便,把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长,然后把弹簧悬挂在铁架台上,将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端,如图甲所示,测出每次弹簧对应的伸长量x,得到弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像如图乙所示.(g取)。
(1)由图可知弹簧的劲度系数为 ,弹簧竖直悬挂时的原长为 。
(2)由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重,使得到的图像不过坐标原点O,这样测得的劲度系数k (填“偏大”“偏小”或者“不变”)。
(3)把弹簧上端固定在铁架台上与刻度尺的0刻度平齐,下端用不可伸长的轻质细线连接物体A,稳定后弹簧的下端与刻度尺的对应位置如图丙,然后把木块A放在水平长木板B上,使细线绕过定滑轮与长木板平行,拉动长木板向左运动,当弹簧秤读数稳定后,弹簧的下端与刻度尺的对应位置如图丁所示,则滑块与木板之间的动摩擦因数 。
10.(23-24高一上·福建厦门·期中)某同学用如图1所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小。
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出图像,如图2所示。由图像可知:弹簧自由下垂时的长度 cm,弹簧的劲度系数k= N/m。
(3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力,请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。
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专题03 相互作用
清单01 重力
1.产生原因:由于地球的吸引。
2.重力大小:G = mg
3.重力的方向:竖直向下
4.重心的位置:
(1)形状规则、质量分布的物体的重心的位置在其几何中心;
(2)质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体内质量分布有关;
(3)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。
(4)悬挂法确定重心
清单02 弹力
1.弹力的产生条件:(1)相互接触(互相挤压拉伸或扭曲);(2)发生弹性形变
2.方向:弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
3.胡克定律:
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力大小F跟弹簧伸长(或缩短)长度x成正比。
(2)公式:F=kx,其中k为弹簧的劲度系数,单位为牛顿每米,符号N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。
(3)适用条件:在弹簧的弹性限度内。
4.弹力有无的判断
(1)条件法:根据弹力产生的两个条件——接触和发生弹性形变直接判断。
(2)假设法:假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态。若运动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
5.弹力方向的判断
清单03 摩擦力
一、滑动摩擦力
1.产生条件:接触面粗糙 、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动。
2.滑动摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动方向相反。
3. 大小:
(1)滑动摩擦力的大小跟压力成正比。
(2)公式:Ff=μFN,μ是动摩擦因数,它的数值只跟相互接触的两个物体的材料和接触面的粗糙程度有关;动摩擦因数无单位。
4.滑动摩擦力的作用效果:是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍物体的运动,所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相同,也可能相反。
二、静摩擦力
1.产生条件:接触面粗糙 、物体间相互接触且挤压、两物体间有相对运动趋势。
2.静摩擦力的方向:总是沿着接触面,并且跟物体相对运动趋势方向相反。
3.静摩擦力的大小
(1)随着产生相对运动趋势的外力大小的变化而变化;
(2)跟物体间接触面的压力大小无关;
(3)大小取值范围0<F≤Fm;
(4)最大静摩擦力大于滑动静摩擦力。
4.静摩擦力的作用效果:是阻碍物体间的相对运动趋势,而不是阻碍物体的运动,所以静摩擦力的方向可能与物体运动方向相同,也可能相反,还可能垂直。
清单04 探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1.探究弹簧弹力与形变量的关系。
2.学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
二、实验原理
1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。
三、实验器材
铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。
四、实验步骤
1.按实验原理图安装实验装置,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度l0。
2.在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。
3.增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以F表示弹力,l表示弹簧的总长度,x=l-l0表示弹簧的伸长量。
五、数据处理
1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,如图所示。
2.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据F-x图线的斜率求解,即k=。
六、误差分析
1.由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测量误差。
2.由于弹簧自身重力的影响造成误差,当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样在作图线时,图线在x轴有一截距。
3.描点、作图不准确也会引起误差,所以每次所挂钩码的质量差适当大一些,从而使坐标纸上描的点尽可能分散,这样作出的图线更精确。
【练习1】一个易拉罐由于磕碰,底部边缘有处凹陷。在空易拉罐中注入少量的水后,将易拉罐凹陷处与桌面接触放置在水平桌面上,结果易拉罐“倾而不倒”,如图所示。下列说法正确的是( )
A.注水后,易拉罐的重心位置升高了
B.易拉罐重力的作用线垂直于水平面向下
C.若将注水后的易拉罐正立放置,则其重心位置不变
D.若将空易拉罐剪去上半部,则其重心位置可能不变
【答案】B
【详解】A.注水后,水的重心低,易拉罐本身的重心位置不变,整体的重心位置降低了,故A错误;
B.重力的方向总是竖直向下的,所以易拉罐重力的作用线垂直于水平面向下,故B正确;
C.若将注水后的易拉罐正立放置,水的形状发生变化,整体的重心位置也发生变化,故C错误;
D.若将空易拉罐剪去上半部,易拉罐本身的重心降低,则整体重心位置降低,故D错误。
故选B。
【练习2】如图有一材质均匀的玻璃水杯,在逐渐倒水至杯满过程中,下列说法正确的是( )
A.未加水时,水杯的重心在水杯壁上某位置
B.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置不发生变化
C.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置逐渐降低
D.在逐渐倒水的过程中,水杯(包括水)的重心位置先降低后升高
【答案】D
【详解】A.水杯未加水时,重心位置在水杯的中心略偏下一点的位置,不在玻璃壁上,故A错误;
BCD.在水杯加水的过程中,水杯和水整体的重心先降低后升高,故BC错误,D正确。
故选D。
【练习3】下列对图中弹力的判断说法正确的是( )
A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球有弹力
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由小球形变引起
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,对小球有弹力,该弹力由a绳形变引起; b绳对小球无弹力
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,则两球间有弹力
【答案】C
【详解】A.图甲中,小球随车厢一起向右匀速直线运动,车厢左壁对小球没有弹力,否则小球不可能处于平衡的,故A错误;
B.图乙中,小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,斜面对小球有弹力,该弹力是由斜面形变引起,故B错误;
C.图丙中,小球被a、b两轻绳悬挂着处于静止,其中a绳竖直,那么b绳对小球没有弹力,否则小球会向右运动的,故C正确;
D.图丁中,两相同球各自被长度一样的竖直轻绳拉住而静止,由于轻绳均竖直,根据弹力产生的条件,则两球间没有弹力,故D错误。
故选C。
【练习4】两人进行击地传球,如图所示,一人将球传给另一人的过程中,在球碰到水平地面反弹瞬间,下列说法正确的是( )
A.水平地面对篮球的弹力方向斜向右上方
B.篮球对水平地面的弹力方向斜向右下方
C.水平地面受到的压力是由于篮球发生了形变而产生的
D.篮球受到水平地面的支持力是由于篮球发生了形变而产生的
【答案】C
【详解】AB.根据弹力垂直接触面可知,水平地面对篮球的弹力方向竖直向上,篮球对水平地面的弹力方向竖直向下,故AB错误;
C.水平地面受到的压力的施力物体是篮球,故压力是由于篮球发生了形变而产生的,故C正确;
D.篮球受到水平地面的支持力的施力物体是地面,故支持力是由于地面发生了形变而产生的,故D错误。
故选C。
【练习5】已知某弹簧原长为16cm,可拉伸或压缩,其弹力与伸长量的关系图线如图所示,关于该弹簧的说法正确的是( )
A.弹力与弹簧的长度成正比
B.该弹簧劲度系数为
C.当弹簧长度为12cm时,弹力为5.0N
D.当弹簧受到的拉力为0时,劲度系数为0
【答案】C
【详解】A.弹簧产生的弹力和弹簧的形变量成正比,故A错误;
B.弹力与伸长量的关系图线是一条过原点的直线,可求得弹簧的劲度系数
故B错误;
C.当弹簧长度为12cm时,弹力为
故C正确;
D.弹簧的劲度系数与弹簧的材质有关,与拉力大小无关,故D错误。
故选C。
【练习6】如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,时间木块静止;木块运动后改变拉力大小,使木块在时刻后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示的拉力随时间变化的图线。下列说法正确的是( )
A.当用的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为5.3N
B.当用的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为5.1N
C.若用的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为5.3N
D.时间内木块所受摩擦力大小为5.1N
【答案】A
【详解】AB.由题图可知,该木块的最大静摩擦力是5.5N,当水平拉力为5.3N时,其小于最大静摩擦力,所以静止的木块仍然静止,根据二力平衡可知,木块所受到的静摩擦力大小为5.3N,故A正确,B错误;
C.由于5.8N大于木块的最大静摩擦力,所以此时木块被拉动,此时木块受到滑动摩擦力,由题意可知,滑动摩擦力的大小为5.1N,即若用的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为5.1N,故C项错误;
D.由题图可知在时间内,木块静止,其受到的静摩擦力与水平外力大小相等,由题图可知,该时间内木块所受摩擦力大小在从0均匀增加5.5N,故D项错误。
故选A。
【练习7】如图所示,质量为1kg的物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。从t=0开始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同时受到一个水平向左的恒力F=1N的作用,取向右为正方向,重力加速度g=10m/s2,该物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是下列图中的( )
A.B.C. D.
【答案】A
【详解】开始物体受到水平向左滑动摩擦力,大小为受力分析可知物体做匀减速直线运动,当物体的速度减到零时,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则物体所受的最大静摩擦力为可知所以物体不能被拉动而处于静止状态,受到静摩擦力作用,其大小为,方向向右,为正值。故选A。
【练习8】如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码,探究“在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。
(1)实验中还需要的测量工具有 ,该实验的公式依据为 。
(2)如图乙所示,根据实验数据绘图,纵轴是钩码质量,横轴是弹簧的形变量。由图像可得结论:在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成 (填“正比”或“反比”),弹簧的劲度系数 (计算结果保留3位有效数字,重力加速度取)。
(3)如图丙所示,实验中用两根不同的弹簧和,作出弹簧弹力与弹簧长度的图像,下列说法正确的是________。
A.的原长比的短 B.的劲度系数比的小
C.的劲度系数比的大 D.弹力与弹簧长度成正比
【答案】(1) 刻度尺 胡克定律(2) 正比 5.00(3)C
【详解】(1)[1]实验中还需要的测量工具有刻度尺。
[2]该实验的公式依据为胡克定律。
(2)[1]如图乙所示,根据实验数据绘图,纵轴是钩码质量m,横轴是弹簧的形变量x。由图像可得结论:在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比;
[2]根据胡克定律可得,弹簧的劲度系数为
(3)A.图像与横轴的交点等于弹簧原长,则的原长比的长,故A错误;
BC.图像的斜率等于劲度系数,则a的劲度系数比b的大,故B错误,C正确;
D.由图像可知,弹力与弹簧长度为线性关系,不是成正比关系,故D错误。故选C。
1.(23-24高一上·河北邯郸·期中)对于重力、重心、弹力的认识,下列说法正确的是( )
A.物体在地球表面上任意位置的重力大小处处相等
B.重心是物体所受重力的等效中心,一定在物体上
C.物体产生弹力是因为物体发生了弹性形变
D.物体产生的弹力作用对象是物体自身
【答案】C
【详解】A.地球上的不同位置重力加速度随纬度和海拔变化,则同一物体在地球上任意位置的重力大小不总是相等的,A错误;
B.重心位置与物体的质量分布和形状有关,重心可能在物体上,也可能在物体外,B错误;
C.发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力,C正确;
D.物体产生的弹力作用对象是使它发生弹性形变的物体,D错误;
故选C。
2.(23-24高一上·浙江杭州·期中)如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶,该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”,下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是( )
A.瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力
B.装入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高
C.重力只作用在瓶的重心上
D.瓶所受重力的方向一定可以与两条绳子的方向交于同一点
【答案】D
【详解】A.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,严格来说,重力是地球对物体吸引力的一个分力,所以重力不等于物体受到的地球的吸引力,故A错误;
B.瓶本身(不包括其中的水)的重心位置不变,随瓶中水的增加直至装满,整体的重心位置先降低后升高再降低,所以在重心下降阶段,装入瓶中的水越多,瓶的重心会降低,故B错误;
C.根据重心的定义可知,瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点,重力作用在瓶的各个部分,故C错误;
D.根据三力汇交原理,瓶所受重力的方向一定可以与两条绳子的方向交于同一点,故D正确。
故选D。
3.(22-23高一上·江苏无锡·期中)杂技演员具有高超的技术。站在地面上的演员能用头部直接顶住从空中落下的坛子,如图所示。则下列说法正确的是( )
A.演员头部受到压力作用是由于头部发生了形变
B.坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变
C.坛子对头部的压力就是坛子受到的重力
D.坛子对头部的压力和头部对坛子的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.演员头部受到压力作用是由于坛子发生了形变,故A错误;
B.坛子受到支持力作用是由于演员头部发生了形变,故B正确;
C.压力和重力是不同性质的力,只能说坛子对头部的压力大小等于坛子受到的重力大小,故C错误;
D.坛子对头部的压力和头部对坛子的支持力是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
4.(19-20高一上·广东深圳·期中)如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个由挡板的向右的形变而产生的,一个由斜面的垂直斜面向上的形变而产生的
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
【答案】C
【详解】小球处于静止状态,对挡板和斜面接触挤压,挡板和斜面都产生弹性形变,它们对小球产生弹力,弹力的方向垂直于接触面,所以挡板对小球的弹力方向水平向右,斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上,故小球受两个弹力:一个水平向右;一个垂直斜面向上。
故选C。
5.(23-24高一下·浙江·期中)一个人手握着矿泉水瓶,使矿泉水瓶静止在空中,下列说法正确的是( )
A.手对矿泉水瓶的弹力是由于矿泉水瓶发生形变产生的
B.矿泉水瓶对手的弹力大小不等于手对矿泉水瓶的弹力大小
C.矿泉水瓶所受重力和手对矿泉水瓶的弹力平衡
D.矿泉水瓶受重力大小等于手对矿泉水瓶的摩擦力大小
【答案】D
【详解】A.手对矿泉水瓶的弹力是由于手发生形变产生的,故A错误;
B.矿泉水瓶对手的弹力与手对矿泉水瓶的弹力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;
C.矿泉水瓶所受重力处于竖直方向,手对矿泉水瓶的弹力处于水平方向,两者不是平衡力,故C错误;
D.矿泉水瓶所受重力与手对矿泉水瓶的摩擦力是一对平衡力,大小相等,故D正确。
故选D。
6.(23-24高一上·重庆·期中)如图所示,小李同学将一重力为G的厚白纸铺在水平桌面上,纸的一部分伸出桌边,在白纸上放一本重力为4G的物理书,再在物理书上放上一瓶重力为3G的墨水瓶。用水平拉力F将白纸从物理书本底下向右迅速抽出(物理书未从桌面滑落),白纸被抽出过程中物理书与墨水瓶没有发生相对滑动,所有接触面间的动摩擦因数均为,则在白纸被抽出过程中,下列描述正确的是( )
A.桌面对白纸施加的摩擦力方向向右 B.白纸受到的摩擦力大小为
C.白纸对物理书的摩擦力大小为 D.拉力F越大物理书与白纸间的摩擦力越大
【答案】B
【详解】A.白纸相对于桌面向右运动,则桌面对白纸施加的摩擦力方向向左,故A错误;
B.白纸受到的摩擦力大小为
故B正确;
C.白纸对物理书的摩擦力大小为
故C错误;
D.将白纸从物理书本底下向右迅速抽出(物理书未从桌面滑落),物理书与白纸间的摩擦力为滑动摩擦力,拉力F增大,摩擦力不变,故D错误。
故选B。
7.(22-23高一上·全国·期中)下列关于力的知识,说法正确的是( )
A.摩擦力的方向总是与弹力的方向垂直
B.摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反
C.相对运动的物体之间一定有摩擦力的存在
D.重力的方向总是指向地心
【答案】A
【详解】A.摩擦力的方向平行于接触面,弹力的方向垂直于接触面,所以摩擦力的方向总是与弹力的方向垂直,故A正确;
B.当摩擦力提供动力时,与物体的运动方向相同,故B错误;
C.产生摩擦力的条件是粗䊁的接触面上存在压力且物体之间有相对运动或相对运动的趋势,故C错误;
D.重力的方向总是竖直向下的,故D错误。
故选A。
8.(23-24高一上·湖南株洲·期中)如图甲所示,质量m=0.4kg的物体静止在水平地面上,从t=0时刻开始,对物体施加一水平向右的力F,力F随时间t的变化关系如图乙所示。已知t=1s时刻,物体刚要开始运动,重力加速度,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则下列说法正确的是( )
A.0~1s内,力F总小于物体所受地面的摩擦力
B.0~2s时间内与2~4s内物体所受地面的摩擦力方向相反
C.物体在3s时刻停止运动
D.物体与地面间的动摩擦因数为0.5
【答案】D
【详解】A.因为0~1s内物体静止,则F始终等于静摩擦力,故A错误;
B.全过程物体都具有向右运动的趋势或者向右运动,故所受摩擦力方向始终向左,故B错误;
C.1~3s时间内F始终大于滑动摩擦力,则物体一直向右运动,在第3s末还有速度,故C错误;
D.第1s时有:F=μmg得μ=0.5故D正确。故选D。
9.(22-23高一上·浙江宁波·期中)某实验小组做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验时,测量弹簧原长时为了方便,把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长,然后把弹簧悬挂在铁架台上,将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端,如图甲所示,测出每次弹簧对应的伸长量x,得到弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像如图乙所示.(g取)。
(1)由图可知弹簧的劲度系数为 ,弹簧竖直悬挂时的原长为 。
(2)由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重,使得到的图像不过坐标原点O,这样测得的劲度系数k (填“偏大”“偏小”或者“不变”)。
(3)把弹簧上端固定在铁架台上与刻度尺的0刻度平齐,下端用不可伸长的轻质细线连接物体A,稳定后弹簧的下端与刻度尺的对应位置如图丙,然后把木块A放在水平长木板B上,使细线绕过定滑轮与长木板平行,拉动长木板向左运动,当弹簧秤读数稳定后,弹簧的下端与刻度尺的对应位置如图丁所示,则滑块与木板之间的动摩擦因数 。
【答案】(1) 50 10
(2)不变
(3)0.5
【详解】(1)[1]根据胡克定律,由图乙可知弹簧的劲度系数为
[2]由图乙可知,当时,弹簧的伸长量为,则弹簧竖直悬挂时的原长为
(2)根据胡克定律
弹簧劲度系数k跟弹簧的原长的测量无关,所以由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重,使得到的图像不过坐标原点,这样测得的劲度系数k不变。
(3)测A物体的质量时,有
测量动摩擦因数时,有
联立解得
10.(23-24高一上·福建厦门·期中)某同学用如图1所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小。
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出图像,如图2所示。由图像可知:弹簧自由下垂时的长度 cm,弹簧的劲度系数k= N/m。
(3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力,请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。
【答案】 10.0 40 准确
【详解】(2)[1]由图像可知,F=0时,弹簧长度为L=10.0cm,所以原长是10.0cm。
[2]图线斜率即为弹簧的劲度系数,则
(3)[3]由以上分析可知,弹簧的劲度系数是用求得,其中是力的差值,故弹簧自身受到的重力对弹簧劲度系数的测量结果无影响。
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