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课时测评6 重力 弹力 摩擦力
(时间:30分钟 满分:66分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题2、3、4、6、8、12、13,每题6分,其余每题4分,共66分)
1.(2024·辽宁沈阳三模)“雪龙2”号是我国第一艘自主建造的极地破冰船,能够在1.5米厚的冰层中连续破冰前行。破冰船前行过程中,在船头相对冰层滑动时,碎冰块对船体弹力和摩擦力的示意图正确的是( )
答案:A
解析:冰块对船体的弹力垂直于接触面,指向受力物体;摩擦力与相对运动方向相反。故选A。
2.(多选)(2024·广东省深圳市二模)常见的绳索,在一定限度内,其拉力F与伸长量x成正比,即F=kx。当绳索受到拉力而未断时,其单位面积承受的最大拉力FTm称为绳索的极限强度(FTm仅与材质有关)。在绳索粗细与长度相同的情况下,k尼龙绳∶k蜘蛛丝∶k碳纤维=1∶3∶77,FTm尼龙绳=620×106N/m2,FTm蜘蛛丝=1 000×106 N/m2,FTm碳纤维=3 430×106 N/m2,在弹性限度内,对于原长和粗细相同的三种绳索( )
A.碳纤维绳承拉能力最强
B.受到相同拉力时,最长的是蜘蛛丝
C.若绳索能承受的最大拉力相同,则横截面面积之比为=
D.承受相同拉力时,它们的伸长量之比为x尼龙绳∶x蜘蛛丝∶x碳纤维=77∶3∶1
答案:AC
解析:由题意可知碳纤维绳的极限强度最大,即单位面积承受的拉力最大,三种绳索粗细相同,面积相同,所以碳纤维绳承拉能力最强,故A正确;根据F=kx,尼龙绳的劲度系数最小,受到相同拉力时,最长的是尼龙绳,故B错误;根据FTm=,可得S=,若绳索能承受的最大拉力相同,则横截面面积之比为===,故C正确;根据F=kx,可得x=,承受相同拉力时,则它们的伸长量之比为x尼龙绳∶x蜘蛛丝∶x碳纤维=∶∶=∶∶=231∶77∶3,故D错误。故选AC。
3.(多选)如图为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图线,根据图线可以确定( )
A.弹簧的原长为10 cm
B.弹簧的劲度系数为200 N/m
C.弹簧伸长15 cm时(未超出弹性限度),弹力大小为10 N
D.弹簧伸长15 cm时(未超出弹性限度),弹力大小为30 N
答案:ABD
解析:当弹力为零时,弹簧处于原长,则原长为10 cm,故A正确;当弹簧的长度为5 cm时,弹力为10 N,此时弹簧压缩量x=10 cm-5 cm=5 cm=0.05 m,根据胡克定律得k== N/m=200 N/m,故B正确;当弹簧伸长量x'=15 cm=0.15 m时,根据胡克定律得F'=kx'=200×0.15 N=30 N,故C错误,D正确。
4.(多选)(2023·广东省梅州市二模)如图所示,一劲度系数为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.
答案: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。最终时刻有两种可能,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'=;其二,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″=。故选AD。
5.(2024·广东省惠州市二模)某同学在书柜里放置一个直角书立,在书立上倾斜摆放着几本课外书,书的上端高于书立侧面,如图所示。若书与书柜没有接触,根据所学知识,下列叙述正确的是( )
A.书立底面给书的弹力垂直于书的封面
B.书立底面给书的摩擦力为0
C.书立侧面给书的弹力垂直于书的封面
D.书立给所有书的作用力之和大于所有书的总重力
答案:C
解析:书立底面给书的弹力垂直于书立底面,故A错误;对书进行受力分析,根据共点力平衡得书立底面给书的摩擦力不为0,故B错误;书立侧面给书的弹力垂直于书的封面,故C正确;对所有书进行受力分析,根据共点力平衡得书立给所有书的作用力之和与所有书的总重力大小相等,故D错误。故选C。
6.(多选)自动卸货车始终静止在水平地面上。车厢在液压机的作用下改变与水平面间的倾角,用以卸下车厢中的货物。当倾角增大到θ时,质量为M的木箱A与装在箱内的质量为m的物体B一起以共同的速度v沿车厢底匀速滑下,则下列说法正确的是( )
A.A受到的摩擦力为Mgsin θ,方向沿底面向上
B.B受到的静摩擦力大小为mgsin θ
C.A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为Mgsin θ
D.A与车厢底面间的动摩擦因数μ=tan θ
答案:ABD
解析:对A受力分析,受重力、支持力、车厢底面对A的摩擦力、B对A的压力和B对A的摩擦力,根据A做匀速运动,受力平衡,可知A受到的摩擦力大小为Mgsin θ,方向沿底面向上,故A正确;B受到A的静摩擦力大小为mgsin θ,方向沿底面向上,故B正确;将A、B作为整体,做匀速运动,受力平衡,所以A受到车厢底面的滑动摩擦力大小为(M+m)gsin θ,故C错误;对于A、B整体,根据受力平衡,有(M+m)gsin θ=μ(M+m)gcos θ,解得μ=tan θ,故D正确。
7.(2023·广东省潮州市二模)如图所示为智能机器人协助派件员分拣快递的场景,派件员将包裹放在机器人的水平托盘上后,机器人通过扫码读取目的地信息,并生成最优路线,将不同目的地的包裹送至不同的位置,从而实现包裹的分拣功能。关于机器人和包裹,下列说法正确的是( )
A.机器人加速前进则包裹对水平托盘的摩擦力方向向后
B.包裹受到向上的支持力是包裹发生形变产生的
C.包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力
D.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹受到向前的摩擦力
答案:A
解析:机器人加速前进时,包裹随着机器人一起加速前进,则包裹受到向前的摩擦力,故此时包裹对水平托盘的摩擦力方向向后,A正确;包裹受到向上的支持力是托盘发生形变产生的,B错误;包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对相互作用力,C错误;包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹加速度为零,故此时不受摩擦力,D错误。故选A。
8. (多选)(2025·云南昆明模拟)无线充电宝可通过磁吸力吸附在手机背面,如图甲所示为某同学手握手机(手不接触充电宝),利用手机软件记录竖直放置的手机及吸附的充电宝从静止开始在竖直方向上的一次变速运动过程(手机与充电宝始终相对静止),记录的加速度a随时间t变化的图像如图乙所示(规定向上为正方向),t2时刻充电宝速度为零,且最终处于静止状态。已知无线充电宝质量为0.2 kg,手机与充电宝之间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,在该过程中下列说法正确的是( )
A.充电宝受到的静摩擦力的最大值为1.0 N
B.t3时刻充电宝受到的摩擦力大小为0.4 N
C.充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相反
D.充电宝与手机之间的吸引力大小至少为10 N
答案:BD
解析:t2时刻充电宝具有向上的最大加速度,充电宝与手机之间的静摩擦力最大,对充电宝由牛顿第二定律有Ffm-mg=ma2,解得 Ffm=5 N,又Ffm=μFN,解得充电宝与手机之间的吸引力大小至少为FN=10 N,故A错误,D正确;t3时刻,由牛顿第二定律可得Ff-mg=ma3,解得Ff=0.4 N,故B正确;充电宝在t2时刻具有向上的最大加速度,摩擦力方向竖直向上,t3时刻充电宝具有向下的加速度,而加速度小于重力加速度,所以摩擦力方向向上,则充电宝在t2与t3时刻所受的摩擦力方向相同,故C错误。
9.(2024·广东省汕尾市高三上学期1月期末考试)如图所示为一个免打孔伸缩晾衣杆的示意图,使用时,先调节杆的长度使其恰好与两侧的竖直墙面接触,然后打开锁紧装置保持杆长不变,最后旋转增压旋钮增加杆头与墙面间的压力,使其在晾衣物时能保持静止,下列说法正确的是( )
A.杆头与墙面间的压力越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大
B.所晾衣物的质量越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大
C.在湿衣物晾干的过程中,杆头与墙面间的摩擦力保持不变
D.为了能晾更大质量的衣物,可增加杆头与墙面的接触面积
答案:B
解析:以晾衣杆与衣物为整体,受力分析可得杆头与墙面间的静摩擦力与晾衣杆与衣物的总重力大小相等,即Ff=(m衣物+m晾衣杆)g,故杆头与墙面间的压力越大,杆头与墙面间的摩擦力不变,所晾衣物的质量越大,杆头与墙面间的摩擦力就越大,故A错误,B正确;在湿衣物晾干的过程中,晾衣杆与衣物的总重力减小,杆头与墙面间的摩擦力减小,故C错误;为了能晾更大质量的衣物,可增加杆头和墙面的粗糙程度或增大杆头与墙面间的压力,以增大杆头与墙面间的最大静摩擦力,增加杆头与墙面的接触面积不能增大杆头与墙面间的最大静摩擦力,故D错误。故选B。
10.如图所示,用轻弹簧连接的两相同滑块甲、乙置于粗糙的水平桌面上,甲滑块通过绕过光滑定滑轮的轻绳A悬挂质量为m的重物,乙滑块通过绕过光滑定滑轮的轻绳B悬挂质量为2m的重物,滑块甲、乙均静止,弹簧处于伸长状态,已知弹簧弹力的大小F满足mg≤F≤2mg,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两滑块受到的摩擦力一定不相同
B.乙滑块受到的摩擦力一定大于甲滑块受到的摩擦力
C.若突然将B绳剪断,则剪断瞬间乙滑块受到的摩擦力大小可能不变
D.若突然将B绳剪断,则剪断瞬间甲滑块受到的摩擦力可能变大
答案:C
解析:设弹簧的弹力为F,当弹簧弹力大于mg时,甲受到的摩擦力一定向左,若乙受到的摩擦力也向左,则2mg=F+Ff乙,mg+Ff甲=F,令甲、乙所受摩擦力相等,可得Ff甲=Ff乙=mg,F=mg,A、B错误。对乙,剪断B绳之前,若弹簧的弹力F=mg,则此时乙受到的静摩擦力大小为mg,方向向左;若突然将B绳剪断,则摩擦力变为向右,大小等于弹簧弹力mg,C正确。若突然将B绳剪断,弹簧弹力不突变,因此甲的受力状态不变,受到的摩擦力不变,D错误。故选C。
11.如图所示,木块A、B的质量分别为3m、m,一个劲度系数为k的轻质弹簧的两端分别与A、B相拴接,最初系统静止,现在用力缓慢拉A直到B刚好离开地面,则这一过程A上升的高度为(重力加速度为g)( )
A. B.
C. D.
答案:D
解析:开始时,木块A受到重力和弹簧弹力作用而处于静止状态,弹簧处于压缩状态,设弹簧的压缩量为x1,由胡克定律和二力平衡有kx1=3mg;木块B刚好离开地面时,弹簧处于伸长状态,弹簧对B的拉力与B的重力大小相等,设此时弹簧的伸长量为x2,由胡克定律和二力平衡有kx2=mg;木块A上升的高度为h=x1+x2,联立可得h=,故D正确。
12.(多选)打印机在正常工作的情况下,进纸系统能做到每次只进一张纸。进纸系统的结构如图所示,设每张纸的质量相同,进纸时搓纸轮以竖直向下的力压在第一张白纸上,搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的第一张白纸向右运动,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,不考虑静电力的影响,下列说法正确的是( )
A.搓纸轮对第一张白纸的摩擦力方向向右
B.进纸过程中除最上面第一、二张白纸外其他纸之间均没有摩擦力
C.除最上面第一、二张白纸外,越向下白纸之间的摩擦力越大
D.若μ1<μ2,则打印机不能实现自动进纸
答案:AD
解析:第一张白纸在搓纸轮的作用下向右运动,则搓纸轮对第一张白纸的摩擦力方向向右,故A正确;除最上面第一、二张白纸外,其他白纸处于静止状态,分别以第三张白纸、第三张和第四张白纸整体、第三张到第五张白纸整体……为研究对象,根据平衡条件可知,除最上面第一、二张白纸外,其他白纸之间的摩擦力大小都等于第一张白纸对第二张白纸的滑动摩擦力大小,故B、C错误;若要实现自动进纸,则搓纸轮与白纸之间的最大静摩擦力必须大于第一张白纸与第二张白纸间的滑动摩擦力,若μ1<μ2,打印机不能实现自动进纸,故D正确。故选AD。
13.(多选)如图甲所示,通过一拉力传感器(能测量力的大小的装置)用力水平向右拉一水平面上质量为5.0 kg的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1时间内木块静止,木块运动后改变拉力,使木块在t2后做匀速直线运动。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化的图线,下列说法正确的是(g=10 m/s2)( )
A.若F=4.0 N,则木块与水平面间的摩擦力Ff1=4.0 N
B.若F=6.0 N,则木块与水平面间的摩擦力Ff2=6.0 N
C.木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.11
D.木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.10
答案:AD
解析:由题图乙可知,木块与水平面间的最大静摩擦力为5.5 N,滑动摩擦力为5.0 N。由题图乙可知当F=4.0 N时,木块不动,所受摩擦力为静摩擦力,根据平衡条件可得Ff1=F=4.0 N,故A正确;当F=6.0 N时,拉力大于木块与水平面间的最大静摩擦力,则木块与水平面间的摩擦力为滑动摩擦力,Ff2=5.0 N,故B错误;由平衡条件可得水平面对木块的支持力与重力平衡,即支持力大小为50 N,由牛顿第三定律可知,木块对水平面的压力大小为50 N,则木块与水平面间的动摩擦因数为μ==0.10,故D正确,C错误。
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