专题02 相互作用与力的平衡【考题猜想】(36题9大类型)-2024-2025学年高一物理上学期期末考点大串讲(鲁科版2019)
2024-12-12
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2份
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45页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理鲁科版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 第3章 相互作用,第4章 力与平衡 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 相互作用 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 18.67 MB |
| 发布时间 | 2024-12-12 |
| 更新时间 | 2024-12-12 |
| 作者 | 鼎力物理 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2024-12-12 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/49291388.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题02 相互作用与力的平衡
【题型1 重力和弹力】 1
【题型2 摩擦力】 3
【题型3 力的合成】 6
【题型4 力的分解】 7
【题型5 受力分析】 11
【题型6 静态平衡问题】 14
【题型7 动态平衡问题】 17
【题型8 平衡中的临界极值问题】 21
【题型9 验证平行四边形定则】 25
【题型1 重力和弹力】
1.如图,用球拍击打乒乓球时,如果以乒乓球为研究对象,下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到球拍的击打力,施力物体是球拍
B.乒乓球在空中运动时不受重力作用
C.乒乓球的重心在球壳上
D.赤道处的重力加速度小于北极处的,则乒乓球在赤道处质量小于在北极处的质量
2.如图所示,为某同学制作的水培绿萝,为家中增添了许多生趣,关于这个水瓶,下列说法正确的是( )
A.水瓶受到地球对它的吸引力,但它对地球没有吸引力
B.水瓶的重心一定在其几何中心
C.随着时间流逝,水瓶内的水会慢慢蒸发减少,在水减少的过程中,水瓶(含水)的重心一直在降低
D.水瓶的重心位置与其形状及质量分布有关
3.如图所示,小华在足球比赛中准备罚点球时,一只脚用力踩在足球上面,让足球保持静止。下列说法正确的是( )
A.脚对足球的压力是由于足球发生形变产生的
B.脚感受到足球的支持力是足球的上部发生形变引起的
C.地面对足球的支持力是足球的下部发生形变引起的
D.足球对地面的压力是地面发生形变引起的
4.如图所示,质量为2m的物体A与质量为m的物体B通过一劲度系数为k的弹簧相连,开始时B放在地面上,A、B均处于静止状态,现通过细绳将A向上拉起,当B刚要离开地面时,A上升距离为L,假设弹簧一直在弹性限度内,则( )
A. B.
C. D.
【题型2 摩擦力】
5.如图所示,一质量为的木块放在水平面上,向左运动,受到一个与水平面成的拉力作用,木块与地面的动摩擦系数是0.5,重力加速度取则下列说法正确的是( )
A.物体受到地面的支持力大小是 B.物体受到的摩擦力大小是,方向向右
C.物体受到的摩擦力大小为,方向向左 D.物体的合力大小是
6.如图所示,某同学骑普通自行车沿斜坡向上加速行驶,某时刻链条突然断裂,自行车开始向上减速直至速度为零,不计空气阻力、轮子转轴处的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.链条断裂前,自行车前轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向上
B.链条断裂前,自行车后轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向下
C.链条断裂后,自行车前轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向上
D.链条断裂后,自行车后轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向下
7.如图所示,质量为m=20kg的物体以某一初速度沿水平地面向右运动,在t=0时刻给物体施加一个水平向左的恒力F=10N。已知物体与水平面之间的动摩擦因数µ=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取向右方向为正方向,重力加速度大小g取10m/s2。则物体所受摩擦力Ff随时间变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示,长方体物块A、B叠放在光滑固定斜面上,平行于斜面向上的恒力F作用在物块B上使得物块A、B均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.由于物块A处于静止状态,因此物块A不受摩擦力
B.物块B可能受斜面的摩擦力
C.物块B对物块A的摩擦力方向平行于斜面向上
D.物块A对物块B的压力方向竖直向下
【题型3 力的合成】
9.如图甲所示,“海冰722”是中国海军第一代,也是第一艘破冰船。如图乙所示,破冰船前行过程中,船头相对冰层向上滑动的瞬间,船头受到冰层的支持力和摩擦力作用,则这两个力的合力方向可能是图中所示的(虚线为过冰块与船头接触点的切线)
A.的方向 B.的方向 C.的方向 D.的方向
10.图中是衣服上拉链的一部分,当我们把拉链拉开的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链很容易地拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是( )
A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力
B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力
C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较小的分力
D.以上说法都不正确
11.物体受到三个大小分别为8N、12N、17N的恒定共点力作用。下列说法正确的是( )
A.物体一定做匀加速直线运动
B.物体可能做匀变速运动
C.物体所受合力大小一定为37N
D.三个力的合力大小范围为
12.如图甲是永康市南溪大桥,它是一座钢构斜拉大桥。若取其中一对钢索研究,简化如图乙所示,假设一根钢索的拉力大小为F,与竖直方向的夹角是θ,则这一对钢索的合力是( )
A. B. C. D.
【题型4 力的分解】
13.在水平面内,将大小为60N的力F分解为F1和F2,其中F1的方向与F的夹角为30°,如图所示,则( )
A.当时,有一个F1的值与它相对应
B.当时,F1的值是40N
C.当时,只有一个F1的值与它相对应
D.当时,有两个F1的值与它相对应
14.如图所示,两相同轻质硬杆可绕其两端垂直纸面的水平轴转动,在点悬挂一质量为的重物,将质量为的两相同木块紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。若将两挡板缓慢靠近少许距离后,与竖直方向夹角为,靠近过程保持始终等高,则靠近过程中( )
A.挡板与木块间的弹力变大
B.挡板与木块间的摩擦力一定保持不变
C.若木块没有滑动,则两挡板的摩擦力之和大于
D.若木块没有滑动,则木块与挡板间摩擦因数至少为
15.如图,风对帆面的作用力垂直于帆面,它能分解成两个分力,其中垂直于航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向,提供动力。若帆面与航向之间的夹角为,下列说法正确的是( )
A. B.
C.船受到的横向阻力为 D.船前进的动力为
16.轿车常用的千斤顶如图所示,当摇动把手时。螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力大小为3×105N,此时千斤顶两臂间的夹角为。下列说法正确的是( )
A.此时千斤顶对汽车的支持力大小为1×105N
B.此时千斤顶每臂受到的压力大小均为3×105N
C.若继续摇动把手,将汽车顶得更高,则千斤顶每臂受到的压力增加
D.汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车对千斤顶的力
【题型5 受力分析】
17.如图所示,传送带将物体由低处匀速送往高处,关于物体的受力情况下列说法正确的是( )
A.两个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力
B.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的静摩擦力
C.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的滑动摩擦力
D.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向上的静摩擦力
18.如图所示,大鹅卵石A放在水平地面上,小鹅卵石B叠放在A上,A、B处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A.地面对A的摩擦力向左 B.A共受到5个力的作用
C.A对B的作用力竖直向上 D.A对B的摩擦力一定大于B受到的重力
19.一质量为的物块放置于质量为的斜面上,斜面倾角为,在外力的作用下,物块与斜面一起沿水平面向右匀速运动,所有接触面均粗糙,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.匀速运动过程中,斜面给物体的作用力大小为
B.匀速运动过程中,斜面受到4个力的作用
C.斜面的重力与地面对斜面的支持力是一对平衡力
D.增大,若物块相对斜面向上运动,则斜面对物块的支持力大于物块对斜面的压力
20.如图所示,M、N两物体叠放在一起。在恒力F的作用下,一起沿粗糙竖直墙面向上做匀速直线运动,则关于两物体受力情况的说法正确的是( )
A.物体N受到4个力 B.物体M受到5个力
C.物体M与墙之间没有滑动摩擦力 D.物体M与N之间无静摩擦力
【题型6 静态平衡问题】
21.如图所示,轻弹簧一端连接小球A,另一端悬挂在天花板上。轻绳1连接小球A、B,轻绳2一端连接小球B,另一端固定在竖直墙壁上,两小球均处于静止状态。A、B的质量分别为M、m,弹簧弹力为F,弹簧与竖直方向、轻绳1与水平方向的夹角均为30°,轻绳2沿水平方向,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
22.用两个相同的足够大的水平力F将2016个完全相同的木块夹在两个相同的竖直木板之间,所有木块都如图所示保持静止状态,每个木块的质量都为m,则编号2014和2015号木块之间的摩擦力的大小为(木块从左至右编号依次为1、2、3、……、2014、2015、2016) ( )
A.mg B.1006mg C.1007mg D.1008mg
23.如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球A、B都套在一个竖直大圆环上,大圆环固定在地面上,长为L的细绳的两端分别拴在小球A、B上,然后将细绳绕过小滑轮,位于大圆环环心O的正上方。所有摩擦都不计,当它们都静止时,大圆环对A、B的作用力之比。关于绳长与的值,正确的是( )
A. B.
C. D.
24.如图四位质量均为60kg的演员表演“叠罗汉”。其中B竖直站立在A的肩上,双手拉着C和D且双臂与竖直方向夹角均为30°,A撑开双手水平撑着C和D,四人均静止。则( )
A.演员B右手臂受到的拉力为400N
B.演员A右手臂受到的压力为200N
C.演员B对演员A双肩的压力为1800N
D.地面对演员A的作用力为1200N
【题型7 动态平衡问题】
25.如图所示,水平地面上放有截面为半圆的柱状物体A,A上方有一光滑的圆柱形物体B,对B施加一过圆心且水平向右的推力F,整个装置保持静止,若将B的位置向上移动稍许后,整个装置仍保持静止,下列说法正确的是( )
A.推力F增大 B.A对B的弹力增大
C.地面对A的支持力增大 D.地面对A的摩擦力减小
26.如图AO、CO为不可伸长的轻绳,BO为可绕B点自由转动的轻质细杆,杆长为L,A、B两点的高度差也为L。在O点用轻绳CO悬挂质量为m的重物,杆与绳子的夹角,下列说法正确的是( )
A.轻绳AO、CO对O点作用力的合力沿杆由O指向B
B.轻杆对O点的力垂直BO斜向右上
C.轻绳AO对O点的拉力大小为mg
D.轻杆BO对B点的力大小为
27.如图甲所示为自动采棉机,自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包,通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下,这个过程可以简化为如图乙所示模型。质量为m的棉包放在“V”型挡板上,两板间夹角为120°固定不变,“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动60°过程中,忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力,已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.棉包对OA板的压力先增大后减小
B.棉包对OB板的压力先增大后减小
C.当OB板转过30°时,棉包对OA板的作用力大小为mg
D.当OB板转过60°时,棉包对OB板的作用力最小但不为零
28.如图甲是工人师傅们在给高层住户安装空调时吊运空调室外机的情景。为安全起见,要求吊运过程中空调室外机与楼墙保持一定的距离。原理如图乙,一人在高处控制一端系在室外机上的绳子P,另一人站在水平地面上拉住另一根系在室外机上的绳子Q。在吊运过程中的某段时间内,地面上的人缓慢后退同时缓慢放绳,室外机缓慢竖直上升,绳子Q与竖直方向的夹角(小于)近似不变,室外机视为质点,绳子的质量忽略不计,则在这段时间内,以下说法正确的是( )
A.绳子P给室外机的拉力先变大后变小
B.绳子Q给室外机的拉力不断变大
C.地面给人的支持力不断变大
D.绳子P、Q给室外机的拉力的合力不断变大
【题型8 平衡中的临界极值问题】
29.某同学为了较准确地测量一根不可伸长的细线能承受的最大拉力,将细线对折,将重为G的钩码(挂钩光滑)挂在细线的下端,如图甲所示,用刻度尺测量出对折后的长度L;再按图乙所示,将刻度尺水平放置,两手捏着细线紧贴刻度尺水平缓慢向两边移动,直到细线断裂,读出此时两手间的水平距离d。下列说法正确的是( )
A.同学两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,细线对钩码的作用力变大
B.同学两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,细线对钩码的作用力变小
C.细线能承受的最大拉力大小为
D.细线能承受的最大拉力大小为
30.质量为、长为的均质软绳一部分平直放在足够高的桌面上,一部分自然下垂,恰好能保持平衡,由于微小晃动,软绳由静止开始滑下。已知软绳与桌面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,桌面边缘处光滑,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A.起初下垂部分的软绳长度为
B.起初放在桌面上的软绳长度为
C.软绳与桌面间的最大摩擦力为
D.软绳刚离开桌面时的速度大小为
31.某商场推出了用筷子夹金砖的游戏。商家将金砖的竖直剖面设计为等腰梯形,并要求顾客按如图所示方向夹金砖,若筷子与金砖之间的动摩擦因数为0.75(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力),若无论金砖质量如何都不能被夹起,则梯形的底角必须( )
A.小于等于 B.大于等于 C.小于等于 D.大于等于
32.单手抓球的难易程度和手的大小、手指与球间的动摩擦因数有关。用以下简化模型进行受力分析:假设用两手指对称抓球,手指与球心在同一竖直面,手指接触点连线水平且相距为L,球半径为R,接触点与圆心的连线与水平夹角为θ,手指和球间的动摩擦因数为μ,球质量为m。已知重力加速度为g,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,忽略抓球引起的球变形。下列说法正确的是( )
A.每个手指对球的摩擦力大小为
B.两手指间距L的取值范围为
C.每个手指手对球的压力最小值为
D.手对球的压力增大2倍时,摩擦力也增大2倍
【题型9 验证平行四边形定则】
33.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,某同学的实验情况如图甲所示,将橡皮条一端固定在A点,另一端系上两根细绳及绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度地拉动橡皮条,将结点拉到O点; 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)本实验采用的科学方法是 。
(2)图甲中左侧弹簧测力计的示数为 N;
(3)如果没有操作失误,图乙中一定沿着AO方向的力是 (选填“F”或“”) ;
(4)在本实验中,以下说法正确的是 。
A.两根细绳必须等长
B.同一次实验过程,结点的位置必须都拉到同一位置O点
C.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远一些
D.用两个弹簧测力计同时拉细绳时要使两个弹簧测力计的示数相等
34.验证力的平行四边形定则实验中,在竖直放置的木板上固定一张白纸。
(1)如图甲,点为三段细线、、的结点,绕过固定在木板上的定滑轮后悬挂4个钩码(每个钩码的重力为),用两个弹簧测力计互成角度地分别拉住细线、。记下两弹簧测力计的示数及、、的方向;不改变钩码的个数,改变两个弹簧测力计互成的角度,多次实验。以下说法正确的是( )
A.图甲中拉细线的弹簧测力计的示数为3N
B.弹簧测力计在使用前应校零
C.多次实验时每次点静止的位置可以不同
D.本实验采用的科学方法与“曹冲称象”成语故事中所用方法相同
(2)再在木板上放置一小滑轮,将细线绕过小滑轮,在、、三段细线上分别挂上3个、4个、5个相同的钩码,改变小滑轮的位置,平衡时如图乙所示。保持、细线下所挂钩码的个数不变,改变小滑轮的位置,要使装置平衡,细线下所挂钩码的个数的范围是 。
35.某同学在家中用一根轻弹簧(质量可忽略不计)、水瓶、细绳、图钉和贴在墙上的白纸等物品,来验证力的平行四边形定则,实验步骤如下:
①先用图钉A将弹簧一端固定在白纸上,弹簧另一端通过细绳悬挂一瓶矿泉水(与墙、纸无摩擦),如图甲所示;
②将另一细绳拴于细绳与弹簧连接处的点,并将细绳水平拉直后用图钉B固定在白纸上,记下的位置,如图乙所示;
③在保证点位置不变的情况下,交换弹簧与细绳的位置,使其方向与步骤②中对应方向平行,如图丙所示;关于该实验,请回答下列问题:
(1)图乙中细绳的拉力大小 (填“大于”“等于”或“小于”)图丙中弹簧的弹力大小。
(2)想要验证平行四边形定则,还需要的实验测量器材为 ,以上步骤中还需要测量 ;利用测量好的物理量按一定标度做出各力的图示,图乙中方向的拉力取为,图丙中方向的拉力取为,图甲中竖直方向的拉力取为,根据平行四边形定则做出与的合力,若 ,则能验证平行四边形定则。
36.某同学利用如图甲所示装置探究两个互成角度的力的合成规律:
实验步骤如下:
①将力传感器通过一根轻质细绳提起重物保持静止,记下的示数;
②将力传感器分别固定在左右两侧杆上,与相连的两根轻质细绳连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物。系统静止后,记下O点位置,的示数及细绳的方向OA、OB、OC;
③在白纸上从O点沿OC反向延长作有向线段,以为对角线作平行四边形,如图乙所示。用毫米刻度尺测出线段的长度分别为;
④调整力传感器Q的位置,重复以上步骤。
回答下列问题:
(1)下列做法有利于减小实验误差的是________。
A.两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置,不能左右倾斜
B.两个细绳间夹角越大越好
C.记录细绳方向时,选取相距较远的两点
D.调整力传感器Q的位置时,必须保证结点O的位置不变
(2)在误差允许的范围内,若与满足关系式 ,则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。
(3)某次实验中,若平衡时两细绳互相垂直,保持绳和结点O的位置不动,取下力传感器Q,将细绳OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度,此过程中OB绳的拉力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
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专题02 相互作用与力的平衡
【题型1 重力和弹力】 1
【题型2 摩擦力】 3
【题型3 力的合成】 6
【题型4 力的分解】 7
【题型5 受力分析】 11
【题型6 静态平衡问题】 14
【题型7 动态平衡问题】 17
【题型8 平衡中的临界极值问题】 21
【题型9 验证平行四边形定则】 25
【题型1 重力和弹力】
1.如图,用球拍击打乒乓球时,如果以乒乓球为研究对象,下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到球拍的击打力,施力物体是球拍
B.乒乓球在空中运动时不受重力作用
C.乒乓球的重心在球壳上
D.赤道处的重力加速度小于北极处的,则乒乓球在赤道处质量小于在北极处的质量
【答案】A
【详解】A.乒乓球受到球拍的击打力,施力物体是球拍,故A正确;
B.乒乓球在空中运动时受重力作用,故B错误;
C.乒乓球的重心在球心上,不在球壳上,故C错误;
D.质量为物体的属性,乒乓球的质量在赤道处和北极处是相等的,故D错误。
故选A。
2.如图所示,为某同学制作的水培绿萝,为家中增添了许多生趣,关于这个水瓶,下列说法正确的是( )
A.水瓶受到地球对它的吸引力,但它对地球没有吸引力
B.水瓶的重心一定在其几何中心
C.随着时间流逝,水瓶内的水会慢慢蒸发减少,在水减少的过程中,水瓶(含水)的重心一直在降低
D.水瓶的重心位置与其形状及质量分布有关
【答案】D
【详解】A.水瓶受到地球对它的吸引力,由于力的作用是相互的,它对地球也有吸引力,故A错误;
BD.重心的位置与物体的几何形状和质量分布情况有关,质量分布均匀、几何形状规则的物体的重心在其几何重心,水瓶质量分布不均匀,所以其重心不在其几何重心,故B错误,D正确;
C.在水减少的过程中,水瓶(含水)的重心先降低后升高,故C错误。
故选D。
3.如图所示,小华在足球比赛中准备罚点球时,一只脚用力踩在足球上面,让足球保持静止。下列说法正确的是( )
A.脚对足球的压力是由于足球发生形变产生的
B.脚感受到足球的支持力是足球的上部发生形变引起的
C.地面对足球的支持力是足球的下部发生形变引起的
D.足球对地面的压力是地面发生形变引起的
【答案】B
【详解】弹力是施力物体发生形变要恢复原状而产生的,因此,脚对足球的压力是由于脚发生形变而产生的,脚感受到足球的支持力是足球的上部发生形变要恢复原状而产生的,地面对足球的支持力是由于地面发生形变要恢复原状而产生的,足球对地面的压力是由于足球的下部发生形变要恢复原状而产生的。综上可知,A、C、D错误,B正确。
故选B。
4.如图所示,质量为2m的物体A与质量为m的物体B通过一劲度系数为k的弹簧相连,开始时B放在地面上,A、B均处于静止状态,现通过细绳将A向上拉起,当B刚要离开地面时,A上升距离为L,假设弹簧一直在弹性限度内,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】开始时B放在地面上,A、B均处于静止状态,弹簧所受的弹力等于A的重力,由胡克定律得,弹簧的压缩量为
当B刚要离开地面时,弹簧处于伸长状态,弹力大小恰好等于B的重力,由胡克定律得,弹簧的伸长量为
由几何关系得
所以
故选C。
【题型2 摩擦力】
5.如图所示,一质量为的木块放在水平面上,向左运动,受到一个与水平面成的拉力作用,木块与地面的动摩擦系数是0.5,重力加速度取则下列说法正确的是( )
A.物体受到地面的支持力大小是 B.物体受到的摩擦力大小是,方向向右
C.物体受到的摩擦力大小为,方向向左 D.物体的合力大小是
【答案】B
【详解】A.物体受到的支持力大小是
选项A错误;
BC.摩擦力大小为
与相对运动方向相反,方向水平向右,选项B正确,C错误;
D.合力大小是
选项D错误。
故选B。
6.如图所示,某同学骑普通自行车沿斜坡向上加速行驶,某时刻链条突然断裂,自行车开始向上减速直至速度为零,不计空气阻力、轮子转轴处的摩擦力。下列说法正确的是( )
A.链条断裂前,自行车前轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向上
B.链条断裂前,自行车后轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向下
C.链条断裂后,自行车前轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向上
D.链条断裂后,自行车后轮受到地面的摩擦力方向沿斜坡向下
【答案】D
【详解】A.若自行车前轮光滑,前轮不转动或者匀速转动,但自行车在加速前行,说明自行车相对于地面向前运动,地面对前轮的摩擦力向后,A错误;
B.链条断裂前,自行车后轮为驱动轮,后轮受到的摩擦力方向沿斜坡向上,B错误;
CD.链条断裂后,自行车前、后轮都不再是驱动轮,自行车减速运动,自行车前、后轮受到地面的摩擦力均沿斜坡向下,故C错误,D正确。
故选D 。
7.如图所示,质量为m=20kg的物体以某一初速度沿水平地面向右运动,在t=0时刻给物体施加一个水平向左的恒力F=10N。已知物体与水平面之间的动摩擦因数µ=0.1,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取向右方向为正方向,重力加速度大小g取10m/s2。则物体所受摩擦力Ff随时间变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】从t=0时刻开始,物体受到向左的滑动摩擦力,其大小为
当物体速度减为零时,由于
则物体将处于静止状态,所以物体受到水平向右的静摩擦力,其大小为
故选B。
8.如图所示,长方体物块A、B叠放在光滑固定斜面上,平行于斜面向上的恒力F作用在物块B上使得物块A、B均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.由于物块A处于静止状态,因此物块A不受摩擦力
B.物块B可能受斜面的摩擦力
C.物块B对物块A的摩擦力方向平行于斜面向上
D.物块A对物块B的压力方向竖直向下
【答案】C
【详解】AC.物块A处于静止状态,相对B有向下运动的趋势,因此物块A受摩擦力沿斜面向上,选项A错误,C正确;
B.因斜面光滑,则物块B不受斜面的摩擦力,选项B错误;
D.物块A对物块B的压力方向垂直斜面向下,选项D错误。故选C。
【题型3 力的合成】
9.如图甲所示,“海冰722”是中国海军第一代,也是第一艘破冰船。如图乙所示,破冰船前行过程中,船头相对冰层向上滑动的瞬间,船头受到冰层的支持力和摩擦力作用,则这两个力的合力方向可能是图中所示的(虚线为过冰块与船头接触点的切线)
A.的方向 B.的方向 C.的方向 D.的方向
【答案】B
【详解】船头相对冰层向上滑动的瞬间,船头受到冰层的支持力方向垂直图中虚线向上,船头受到冰层的摩擦力沿着切线向下,根据平行四边形定则可知,这两个力的合力方向可能是图中所示的的方向。
故选B。
10.图中是衣服上拉链的一部分,当我们把拉链拉开的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链很容易地拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是( )
A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力
B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力
C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较小的分力
D.以上说法都不正确
【答案】B
【详解】ABCD.在拉开拉链的时候,三角形物体在两链间和拉头一起运动,手的拉力在三角形物体上产生了两个分力,分力的大小大于拉力的大小,所以很难直接分开的拉链很容易就拉开了,B正确,ACD错误。
故选B。
11.物体受到三个大小分别为8N、12N、17N的恒定共点力作用。下列说法正确的是( )
A.物体一定做匀加速直线运动
B.物体可能做匀变速运动
C.物体所受合力大小一定为37N
D.三个力的合力大小范围为
【答案】B
【详解】CD.根据矢量运算法则,8N和12N的合力范围为,再与17N的合力为,故CD错误;
A.当合力为0的时候,物体做匀速直线运动或者静止,故A错误;
B.合力不为零时,则物体加速度恒定,如果速度方向与加速度方向一致,则物体做匀加速直线运动,故B正确。
故选B。
12.如图甲是永康市南溪大桥,它是一座钢构斜拉大桥。若取其中一对钢索研究,简化如图乙所示,假设一根钢索的拉力大小为F,与竖直方向的夹角是θ,则这一对钢索的合力是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据对称性可知,这一对钢索拉力的水平分力大小相等,方向相反,合力竖直向下,则有
故选C。
【题型4 力的分解】
13.在水平面内,将大小为60N的力F分解为F1和F2,其中F1的方向与F的夹角为30°,如图所示,则( )
A.当时,有一个F1的值与它相对应
B.当时,F1的值是40N
C.当时,只有一个F1的值与它相对应
D.当时,有两个F1的值与它相对应
【答案】C
【详解】AD.画出矢量三角形,如图所示
当F2的方向与F1垂直时,F2最小,最小值为
当时,没有与它相对应的F1的值,故AD错误;
B.当时,有
故B错误;
C.结合A选项分析可知,当时,此时F2只能处于图中F2最小值右侧,故此时只有一个F1的值与它相对应,故C正确。
故选C。
14.如图所示,两相同轻质硬杆可绕其两端垂直纸面的水平轴转动,在点悬挂一质量为的重物,将质量为的两相同木块紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止。若将两挡板缓慢靠近少许距离后,与竖直方向夹角为,靠近过程保持始终等高,则靠近过程中( )
A.挡板与木块间的弹力变大
B.挡板与木块间的摩擦力一定保持不变
C.若木块没有滑动,则两挡板的摩擦力之和大于
D.若木块没有滑动,则木块与挡板间摩擦因数至少为
【答案】D
【详解】A.设轻质硬杆的弹力为F,与竖直方向夹角为,将细线对O点的拉力按照效果分解如图所示
竖直方向有
再将杆对木块的推力按照效果分解,如下图所示
根据几何关系,有
联立,解得
若挡板间的距离稍许减小后,角变小,变小,所以挡板与木块间的弹力变小。故A错误;
BC.若木块没有滑动,对整体受力分析,由平衡条件可知两挡板的摩擦力之和与整体的重力平衡,即
若木块发生了相对滑动,则挡板与木块间的摩擦力由静摩擦力转变为滑动摩擦力。故BC错误;
D.若木块没有滑动,对其中一个木块受力分析如图所示
竖直方向
联立,解得
由于
则
即木块与挡板间摩擦因数至少为。故D正确。
故选D。
15.如图,风对帆面的作用力垂直于帆面,它能分解成两个分力,其中垂直于航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向,提供动力。若帆面与航向之间的夹角为,下列说法正确的是( )
A. B.
C.船受到的横向阻力为 D.船前进的动力为
【答案】B
【详解】A B.根据几何关系可得
解得
故A错误,B正确;
C.根据题意可知,船受到的横向阻力与等大反向,即等于,故C错误;
D.根据题意可知,船前进的动力为沿着航向的分力,根据几何关系可得
解得
故D错误。
故选B。
16.轿车常用的千斤顶如图所示,当摇动把手时。螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力大小为3×105N,此时千斤顶两臂间的夹角为。下列说法正确的是( )
A.此时千斤顶对汽车的支持力大小为1×105N
B.此时千斤顶每臂受到的压力大小均为3×105N
C.若继续摇动把手,将汽车顶得更高,则千斤顶每臂受到的压力增加
D.汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车对千斤顶的力
【答案】B
【详解】A.由牛顿第三定律可知,此时千斤顶对汽车的支持力大小等于汽车对千斤顶的压力大小,为3×105N。故A错误;
B.将汽车对千斤顶的压力分解为沿两臂的两个分力,如图
根据对称性可知,两臂受到的压力大小相等,有
解得此时千斤顶每臂受到的压力大小均为
故B正确;
C.若继续摇动把手,将汽车顶得更高,两臂靠拢,夹角变小,由
可知千斤顶每臂受到的压力将减小,故C错误;
D.汽车能被顶起是因为千斤顶对汽车的力大于汽车自身重力,千斤顶对汽车的力与汽车对千斤顶的力是相互作用力,大小相等,故D错误。
故选B。
【题型5 受力分析】
17.如图所示,传送带将物体由低处匀速送往高处,关于物体的受力情况下列说法正确的是( )
A.两个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力
B.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的静摩擦力
C.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向下的滑动摩擦力
D.三个力,竖直向下的重力,垂直皮带向上的支持力,沿皮带向上的静摩擦力
【答案】D
【详解】物体受到竖直向下的重力和垂直于皮带向上的支持力的作用,有向下滑动的趋势,因此受到沿斜面向上的静摩擦力作用,所以受三个力。故选D。
18.如图所示,大鹅卵石A放在水平地面上,小鹅卵石B叠放在A上,A、B处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A.地面对A的摩擦力向左 B.A共受到5个力的作用
C.A对B的作用力竖直向上 D.A对B的摩擦力一定大于B受到的重力
【答案】C
【详解】A.以A、B作为整体研究,受到水平地面竖直向上的支持力、竖直向下的重力,二者是一对平衡力。所以A不会受到地面的摩擦力。故A错误;
B.对A受力分析,受自身重力、地面的支持力、B的压力和B的静摩擦力共4个力作用。故B错误;
C.对B受力分析,A对B的作用力为A对B的支持力与A对B的摩擦力的合力,与B的重力等大反向,即竖直向上。故C正确;
D.根据C选项的分析,可知A对B的摩擦力大小等于B重力的下滑分力,设二者接触面的倾角为,则有
可知A对B的摩擦力一定小于B受到的重力。故D错误。
故选C。
19.一质量为的物块放置于质量为的斜面上,斜面倾角为,在外力的作用下,物块与斜面一起沿水平面向右匀速运动,所有接触面均粗糙,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.匀速运动过程中,斜面给物体的作用力大小为
B.匀速运动过程中,斜面受到4个力的作用
C.斜面的重力与地面对斜面的支持力是一对平衡力
D.增大,若物块相对斜面向上运动,则斜面对物块的支持力大于物块对斜面的压力
【答案】A
【详解】A.题意可知物块处于平衡状态,物块受到重力、支撑力和摩擦力而平衡,故斜面给物体的支撑力和摩擦力的合力与重力等大相反,故斜面给物体的作用力大小为mg,故A正确;
B.匀速运动过程中,斜面受到自身重力、地面的摩擦力、地面的支撑力、物块给的压力、物块给的摩擦力和推力,共6个力作用,故B错误;
C.把物块和斜面作为一个整体,由于系统处于平衡态,故整体的重力与地面对整体的支持力是一对平衡力,故C错误;
D.斜面对物块的支持力与物块对斜面的压力是一对相互作用力,根据牛顿第三定律可知,斜面对物块的支持力大小等于物块对斜面的压力大小,故D错误。
故选 A。
20.如图所示,M、N两物体叠放在一起。在恒力F的作用下,一起沿粗糙竖直墙面向上做匀速直线运动,则关于两物体受力情况的说法正确的是( )
A.物体N受到4个力 B.物体M受到5个力
C.物体M与墙之间没有滑动摩擦力 D.物体M与N之间无静摩擦力
【答案】C
【详解】A.根据平衡条件,可得N受到重力,M对N的支持力,以及M对N的摩擦力三个力,故A错误;
B.M对N有支持力和摩擦力,根据牛顿第三定律可得,M受到N的压力和摩擦力,因此M受重力、恒力F、N对其支持力和摩擦力,即M受4个力,故B正确;
C. 以M和N作为一个整体,做匀速直线运动,根据平衡条件,可得该整体受到重力,恒力F这2个力,物体M和墙壁间不存在摩擦力,故C错误;
D.由上方分析可得,M和N间存在摩擦力,未发生相对运动,因此该摩擦力为静摩擦力,故D错误。
故选B。
【题型6 静态平衡问题】
21.如图所示,轻弹簧一端连接小球A,另一端悬挂在天花板上。轻绳1连接小球A、B,轻绳2一端连接小球B,另一端固定在竖直墙壁上,两小球均处于静止状态。A、B的质量分别为M、m,弹簧弹力为F,弹簧与竖直方向、轻绳1与水平方向的夹角均为30°,轻绳2沿水平方向,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】AB.对两小球A、B受力分析如图
根据平衡条件可得,由
由牛顿第三定律可知与大小相等,则有
故AB错误;
CD.由平衡条件,可得
联立可得
故C正确,D错误。故选C。
22.用两个相同的足够大的水平力F将2016个完全相同的木块夹在两个相同的竖直木板之间,所有木块都如图所示保持静止状态,每个木块的质量都为m,则编号2014和2015号木块之间的摩擦力的大小为(木块从左至右编号依次为1、2、3、……、2014、2015、2016) ( )
A.mg B.1006mg C.1007mg D.1008mg
【答案】B
【详解】将2016个木块看成一个整体,对整体进行受力分析,在竖直方向,共受到三个力的作用,分别为竖直向下的重力,两个相等的竖直向上的摩擦力,由平衡条件可得
解得
所以第1个木块和第2016个木块受到木板的摩擦力均为;
对2015、2016号木块整体受力分析,它受到木板对它的摩擦力为,方向竖直向上,根据平衡条件,相邻的第2014号木块要给木块2015一个竖直向下的摩擦力,大小为
故选B。
23.如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球A、B都套在一个竖直大圆环上,大圆环固定在地面上,长为L的细绳的两端分别拴在小球A、B上,然后将细绳绕过小滑轮,位于大圆环环心O的正上方。所有摩擦都不计,当它们都静止时,大圆环对A、B的作用力之比。关于绳长与的值,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.同一根轻绳上弹力大小处处相等,对A进行分析,根据相似三角形有
,
解得
故A正确,B错误;
CD.根据题意有
结合上述可以解得
故CD错误。
故选A。
24.如图四位质量均为60kg的演员表演“叠罗汉”。其中B竖直站立在A的肩上,双手拉着C和D且双臂与竖直方向夹角均为30°,A撑开双手水平撑着C和D,四人均静止。则( )
A.演员B右手臂受到的拉力为400N
B.演员A右手臂受到的压力为200N
C.演员B对演员A双肩的压力为1800N
D.地面对演员A的作用力为1200N
【答案】C
【详解】AB.对演员D进行受力分析,受重力、A对其水平向左的支持力、B对D斜向上的拉力,如图所示
由平衡条件有
解得
N,N
由牛顿第三定律可得,演员B右手臂受到的拉力为N,演员A右手臂受到的压力为N,故AB错误;
C.对演员B分析可知其受A的支持力为
N
由牛顿第三定律可得,演员B对演员A双肩的压力为1800N,故C正确;
D.对四个演员整体分析可知地面对演员A的作用力为
2400N
故D错误;故选C。
【题型7 动态平衡问题】
25.如图所示,水平地面上放有截面为半圆的柱状物体A,A上方有一光滑的圆柱形物体B,对B施加一过圆心且水平向右的推力F,整个装置保持静止,若将B的位置向上移动稍许后,整个装置仍保持静止,下列说法正确的是( )
A.推力F增大 B.A对B的弹力增大
C.地面对A的支持力增大 D.地面对A的摩擦力减小
【答案】D
【详解】AB.作出B的受力分析图,如图所示
由图可知,将B的位置向上移动稍许后,推力F减小,A对B的弹力N减小,故AB错误;
CD.对整体受力分析可得
则地面对A的支持力不变,地面对A的摩擦力减小,故C错误,D正确。
故选D。
26.如图AO、CO为不可伸长的轻绳,BO为可绕B点自由转动的轻质细杆,杆长为L,A、B两点的高度差也为L。在O点用轻绳CO悬挂质量为m的重物,杆与绳子的夹角,下列说法正确的是( )
A.轻绳AO、CO对O点作用力的合力沿杆由O指向B
B.轻杆对O点的力垂直BO斜向右上
C.轻绳AO对O点的拉力大小为mg
D.轻杆BO对B点的力大小为
【答案】A
【详解】ABC.对悬点O受力分析,重物拉力,OB支持力和轻绳AO拉力,处于平衡状态,如图所示
由平衡条件可知,轻绳AO、CO对O点作用力的合力沿杆由O指向B,T与的合力大小等于重物的拉力mg,由相似三角形关系可得绳对O点的拉力大小为故BC错误,A正确;
D.由相似三角形关系有可得杆对O点的力大小为故D错误。故选A。
27.如图甲所示为自动采棉机,自动采棉机在采摘棉花的同时将棉花打包成圆柱形棉包,通过采棉机后侧可以旋转的支架平稳将其放下,这个过程可以简化为如图乙所示模型。质量为m的棉包放在“V”型挡板上,两板间夹角为120°固定不变,“V”型挡板可绕O轴在竖直面内转动。在使OB板由水平位置顺时针缓慢转动60°过程中,忽略“V”型挡板对棉包的摩擦力,已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.棉包对OA板的压力先增大后减小
B.棉包对OB板的压力先增大后减小
C.当OB板转过30°时,棉包对OA板的作用力大小为mg
D.当OB板转过60°时,棉包对OB板的作用力最小但不为零
【答案】C
【详解】AB.对棉包受力分析如图所示
由正弦定理可得在旋转过程中α从120°逐渐变大到180°,β从180°逐渐减小到120°,因此OB板由水平位置缓慢转动60°过程中,棉包对OA板压力逐渐增大,对OB板压力逐渐减小,AB错误;
C.当OB板转过30°时,两板与水平方向夹角均为30°,如图所示
两板支持力大小相等,与竖直方向夹角为30°,可得FN=mg故C正确;
D.当OB板转过60°时,OA板处于水平位置,棉包只受到重力和OA板的支持力,棉包对OB板的作用力为零,故D错误。故选C。
28.如图甲是工人师傅们在给高层住户安装空调时吊运空调室外机的情景。为安全起见,要求吊运过程中空调室外机与楼墙保持一定的距离。原理如图乙,一人在高处控制一端系在室外机上的绳子P,另一人站在水平地面上拉住另一根系在室外机上的绳子Q。在吊运过程中的某段时间内,地面上的人缓慢后退同时缓慢放绳,室外机缓慢竖直上升,绳子Q与竖直方向的夹角(小于)近似不变,室外机视为质点,绳子的质量忽略不计,则在这段时间内,以下说法正确的是( )
A.绳子P给室外机的拉力先变大后变小
B.绳子Q给室外机的拉力不断变大
C.地面给人的支持力不断变大
D.绳子P、Q给室外机的拉力的合力不断变大
【答案】B
【详解】AB.对结点O受力分析,如图
由平衡条件可得
联立可得
,
由题意可知,在该过程中不变,增大,所以两根绳的拉力、都不断变大,故A错误,B正确;
C.对地面上的人受力分析可知,地面给人的支持力为
在该过程中不变,不断增大,则支持力不断减小,故C错误;
D.两根绳对室外机拉力的合力与室外机的重力是一对平衡力,故绳子P、Q给室外机的拉力的合力恒定,故D错误。
故选B。
【题型8 平衡中的临界极值问题】
29.某同学为了较准确地测量一根不可伸长的细线能承受的最大拉力,将细线对折,将重为G的钩码(挂钩光滑)挂在细线的下端,如图甲所示,用刻度尺测量出对折后的长度L;再按图乙所示,将刻度尺水平放置,两手捏着细线紧贴刻度尺水平缓慢向两边移动,直到细线断裂,读出此时两手间的水平距离d。下列说法正确的是( )
A.同学两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,细线对钩码的作用力变大
B.同学两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,细线对钩码的作用力变小
C.细线能承受的最大拉力大小为
D.细线能承受的最大拉力大小为
【答案】C
【详解】AB.该同学两手捏着细线缓慢向两边移动的过程中,钩码始终处于平衡状态,细线中拉力逐渐增大,但他们的合力始终等于钩码重力G,故细线对钩码的作用力大小不变,故AB错误;
CD.细线断裂时,细线中拉力为最大值,设此时细绳与竖直方向夹角为,则
根据几何关系可知
联立解得
故C正确,D错误;故选C。
30.质量为、长为的均质软绳一部分平直放在足够高的桌面上,一部分自然下垂,恰好能保持平衡,由于微小晃动,软绳由静止开始滑下。已知软绳与桌面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,桌面边缘处光滑,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A.起初下垂部分的软绳长度为
B.起初放在桌面上的软绳长度为
C.软绳与桌面间的最大摩擦力为
D.软绳刚离开桌面时的速度大小为
【答案】D
【详解】AB.设软绳下垂部分的长度为,其质量为,有
解得
起初放在桌面上的软绳长度为
故AB错误;
C.软绳与桌面间的最大静摩擦力为
故C错误;
D.设软绳离开桌面时的速度大小为,根据动能定理有
其中
联立解得
故D正确。
故选D。
31.某商场推出了用筷子夹金砖的游戏。商家将金砖的竖直剖面设计为等腰梯形,并要求顾客按如图所示方向夹金砖,若筷子与金砖之间的动摩擦因数为0.75(假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力),若无论金砖质量如何都不能被夹起,则梯形的底角必须( )
A.小于等于 B.大于等于 C.小于等于 D.大于等于
【答案】A
【详解】设梯形底角为,对金砖进行受力分析,如图所示,当滑动摩擦力等于最大静摩擦力时,由平衡条件可得
若无论金砖质量如何都不能被夹起,则有
解得
故选A。
32.单手抓球的难易程度和手的大小、手指与球间的动摩擦因数有关。用以下简化模型进行受力分析:假设用两手指对称抓球,手指与球心在同一竖直面,手指接触点连线水平且相距为L,球半径为R,接触点与圆心的连线与水平夹角为θ,手指和球间的动摩擦因数为μ,球质量为m。已知重力加速度为g,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,忽略抓球引起的球变形。下列说法正确的是( )
A.每个手指对球的摩擦力大小为
B.两手指间距L的取值范围为
C.每个手指手对球的压力最小值为
D.手对球的压力增大2倍时,摩擦力也增大2倍
【答案】B
【详解】A.对篮球受力分析,如图
竖直方向由平衡条件
则
所以每个手指对球的摩擦力大小
故A错误;
C.因为
化简可得
即
故每个手指手对球的压力最小值为,故C错误;
B.因为所以可得根据几何关系得由图可知所以故两手指间距L的取值范围为故B正确;
D.当篮球受到手的静摩擦力时,,手对球的压力增大2倍时,摩擦力不增大2倍,故D错误。
故选B。
【题型9 验证平行四边形定则】
33.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,某同学的实验情况如图甲所示,将橡皮条一端固定在A点,另一端系上两根细绳及绳套,用两个弹簧测力计通过细绳套互成角度地拉动橡皮条,将结点拉到O点; 图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1)本实验采用的科学方法是 。
(2)图甲中左侧弹簧测力计的示数为 N;
(3)如果没有操作失误,图乙中一定沿着AO方向的力是 (选填“F”或“”) ;
(4)在本实验中,以下说法正确的是 。
A.两根细绳必须等长
B.同一次实验过程,结点的位置必须都拉到同一位置O点
C.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远一些
D.用两个弹簧测力计同时拉细绳时要使两个弹簧测力计的示数相等
【答案】(1)等效替代法
(2)3.70
(3)
(4)BC
【详解】(1)本实验采用的科学方法是等效替代法;
(2)图甲中左侧弹簧测力计的最小刻度为0.1N,则示数为3.70N。
(3)如果没有操作失误,F是两个分力合力的理论值,而是两个分力合力的实验值,则图乙中一定沿着AO方向的力是 ;
(4)A.两根细绳尽量要长一些,但是不一定必须等长,选项A错误;
B.同一次实验过程,为了保证等效性,结点的位置必须都拉到同一位置O点,选项B正确;
C.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要适当远一些,这样可减小记录拉力方向时产生的误差,选项C正确;
D.用两个弹簧测力计同时拉细绳时要使两个弹簧测力计的示数大小适当,不一定要相等,选项D错误。
故选BC。
34.验证力的平行四边形定则实验中,在竖直放置的木板上固定一张白纸。
(1)如图甲,点为三段细线、、的结点,绕过固定在木板上的定滑轮后悬挂4个钩码(每个钩码的重力为),用两个弹簧测力计互成角度地分别拉住细线、。记下两弹簧测力计的示数及、、的方向;不改变钩码的个数,改变两个弹簧测力计互成的角度,多次实验。以下说法正确的是( )
A.图甲中拉细线的弹簧测力计的示数为3N
B.弹簧测力计在使用前应校零
C.多次实验时每次点静止的位置可以不同
D.本实验采用的科学方法与“曹冲称象”成语故事中所用方法相同
(2)再在木板上放置一小滑轮,将细线绕过小滑轮,在、、三段细线上分别挂上3个、4个、5个相同的钩码,改变小滑轮的位置,平衡时如图乙所示。保持、细线下所挂钩码的个数不变,改变小滑轮的位置,要使装置平衡,细线下所挂钩码的个数的范围是 。
【答案】(1)BCD
(2)(为整数)
【详解】(1)A.由题图甲可知弹簧测力计的最小分度值是0.2N,故读数为,A错误;
B.为了减小力的大小的测量误差,弹簧测力计在使用前应校零,B正确;
C.每次实验时只需要使结点受到的三段细线的拉力的合力为零,不需要使点静止在同一位置,C正确;
D.本实验采用的科学方法是“等效替代法”,与“曹冲称象”成语故事中所用方法相同,D正确。
故选BCD。
(2)设一个钩码的重力大小为,则细线、上的拉力大小分别为
它们的合力大小等于细线OB上的拉力大小F。由
可得
故细线下所挂钩码的个数的范围是
(为整数)
35.某同学在家中用一根轻弹簧(质量可忽略不计)、水瓶、细绳、图钉和贴在墙上的白纸等物品,来验证力的平行四边形定则,实验步骤如下:
①先用图钉A将弹簧一端固定在白纸上,弹簧另一端通过细绳悬挂一瓶矿泉水(与墙、纸无摩擦),如图甲所示;
②将另一细绳拴于细绳与弹簧连接处的点,并将细绳水平拉直后用图钉B固定在白纸上,记下的位置,如图乙所示;
③在保证点位置不变的情况下,交换弹簧与细绳的位置,使其方向与步骤②中对应方向平行,如图丙所示;关于该实验,请回答下列问题:
(1)图乙中细绳的拉力大小 (填“大于”“等于”或“小于”)图丙中弹簧的弹力大小。
(2)想要验证平行四边形定则,还需要的实验测量器材为 ,以上步骤中还需要测量 ;利用测量好的物理量按一定标度做出各力的图示,图乙中方向的拉力取为,图丙中方向的拉力取为,图甲中竖直方向的拉力取为,根据平行四边形定则做出与的合力,若 ,则能验证平行四边形定则。
【答案】(1)等于
(2) 刻度尺 弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度 与F在误差允许的范围内大小方向相同
【详解】(1)根据实验原理可知,图甲测量合力,乙、丙两图测量分力,并且乙、丙两图中合力大小方向不变,分力方向不变,则分力大小不变,所以图乙中细绳的拉力大小等于图丙中弹簧的弹力大小。
(2)[1][2]根据实验原理可知,图甲可测量合力,乙、丙两图测量分力,结合胡克定律可知,需要测量弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度,需要刻度尺。
[3]根据平行四边形定则做出与的合力,若与F在误差允许的范围内大小方向相同,则能验证平行四边形定则。
36.某同学利用如图甲所示装置探究两个互成角度的力的合成规律:
实验步骤如下:
①将力传感器通过一根轻质细绳提起重物保持静止,记下的示数;
②将力传感器分别固定在左右两侧杆上,与相连的两根轻质细绳连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物。系统静止后,记下O点位置,的示数及细绳的方向OA、OB、OC;
③在白纸上从O点沿OC反向延长作有向线段,以为对角线作平行四边形,如图乙所示。用毫米刻度尺测出线段的长度分别为;
④调整力传感器Q的位置,重复以上步骤。
回答下列问题:
(1)下列做法有利于减小实验误差的是________。
A.两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置,不能左右倾斜
B.两个细绳间夹角越大越好
C.记录细绳方向时,选取相距较远的两点
D.调整力传感器Q的位置时,必须保证结点O的位置不变
(2)在误差允许的范围内,若与满足关系式 ,则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。
(3)某次实验中,若平衡时两细绳互相垂直,保持绳和结点O的位置不动,取下力传感器Q,将细绳OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度,此过程中OB绳的拉力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)C
(2)
(3)变大
【详解】(1)A.实验中研究的是结点O的受力情况,无须两侧杆保持竖直状态,故A错误;
B.两绳之间的夹角可以适当大些,便于作图,减小实验误差,但并非越大越好,故B错误;
C.记录细绳方向时,应选取相距较远的两点,有利于作出力的图示,便于减小误差,故C正确;
D.不论结点在任何位置,平衡时,其它两个力的合力总是与第三力是一对平衡力,故结点的位置可以不同,故D错误。
故选C。
(2)在误差允许的范围内,根据几何三角形与力矢量三角形相似,对应边成比例。可得若满足
则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。
(3)作出结点O受力情况如图所示,若将OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度,OB与竖直方向夹角减小,可看出绳子OB上的拉力将变大。
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