内容正文:
8.4 (专题训练)
一.合力及力的合成(共9小题)
二.同一直线上二力的合成(共13小题)
三.力与图像结合问题(共10小题)
一.合力及力的合成(共9小题)
1.如图所示,小李把篮球竖直向上抛出,篮球从抛出到落回地面的过程中,始终受到与运动方向相反的空气阻力,且运动越快受到的阻力越大,但阻力始终小于球的重力。则下列说法中正确的是( )
A.篮球上升时,受到的合力方向向上
B.篮球在最高点速度为零,合力为零
C.篮球先减速上升后加速下降
D.篮球从最高点下降是因为受到惯性力作用
【答案】C
【详解】A.篮球在运动过程中始终受到重力和空气阻力的作用,且空气阻力方向始终与运动方向相反,大小随速度增大而增大。篮球上升时,受到竖直向下的重力和与运动方向相反的空气阻力(竖直向下),合力方向竖直向下,故A错误;
B.篮球在最高点时速度为零,瞬间不受空气阻力,但仍受重力作用,合力不为零,故B错误;
C.篮球上升过程中,重力和空气阻力方向均向下,做减速运动;下降过程中,重力向下而空气阻力向上,由于重力始终大于阻力,篮球做加速运动,故C正确;
D.篮球从最高点下降是因为受到重力作用,惯性是物体保持运动状态不变的性质,不是一种力,故D错误。
故选C。
2.在划龙舟比赛中,运动员停止划桨后,龙舟会继续向前运动的原因是( )
A.合力等零 B.具有惯性
C.受到向前的力 D.受到惯性的作用
【答案】B
【详解】在划龙舟比赛中,运动员停止划桨后,龙舟由于惯性还要保持原来的运动状态继续向前运动,此时龙舟不在受到向前的力,但合力不为零,惯性不是力,是物体本身固有的属性,不能说受到惯性的作用,综上分析知,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.在学校运动会的拔河比赛中,红队队员们齐心协力,对绳子施加了水平向右300N的拉力,蓝队也不甘示弱,对绳子施加了水平向左250N的拉力,这两个力在同一直线上。则绳子所受的合力大小和方向分别是( )
A.50N,水平向右 B.50N,水平向左 C.550N,水平向左 D.550N,水平向右
【答案】A
【详解】根据同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于较大的力的大小减去较小的力的大小,方向与较大的力的方向相同。根据题意可知,两个力的方向相反,则两个力的合力大小
合力方向与F1相同,为水平向右。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.小明练习投篮,篮球投出手后的运动轨迹如图所示。下列说法正确的是( )
A.离开手后篮球的运动状态保持不变
B.离开手后篮球仍受到手的推力作用
C.离开手后篮球能继续上升,是由于篮球具有惯性
D.篮球在最高点时所受力的合力为零
【答案】C
【详解】A. 离开手后篮球的运动方向在发生改变,所以,它的运动状态发生了变化,故A错误;
B. 离开手后,篮球与手不接触,不受手的推力作用,故B错误;
C. 离开手后篮球能继续上升,是由于篮球具有惯性,要保持原来的运动状态,故C正确;
D. 篮球在最高点时仍具有一定速度,受到重力和空气阻力,两力大小不同,不是平衡力,所受力的合力不为零,故D错误。
故选C。
5.小立同学做过这样一个实验:如图所示,把鸡蛋A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋B撞去(用同一部分撞击),结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破。则下面说法正确的是( )
A.A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小
B.A对B的作用力与B对A的作用力不是一对作用力和反作用力
C.A蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白受到惯性力的作用,会对A蛋壳产生向前的作用
D.A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外,还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以所受合力较小
【答案】D
【详解】AB.两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上。无论鸡蛋是否破裂,A对B的力和B对A的力是一对相互作用力,始终大小相等、方向相反。故AB错误;
C.惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质,不是力。惯性不能作为力来分析物体的受力情况,故C错误;
D.A蛋快速撞击B蛋时,A蛋的碰撞部位(如蛋壳前端)会受到B蛋的反作用力(FBA),方向向后。同时,A蛋内部的蛋黄和蛋白由于惯性,会保持原来的运动状态继续向前运动,从而对A蛋壳的碰撞部位产生一个向前的压力(F内)。因此,A蛋碰撞部位的合力为F合=F内−FBA。B蛋静止,被A蛋撞击时,仅受到A蛋的作用力(FAB=FBA),方向向前,且无内部缓冲力,因此更容易破裂。A蛋碰撞部位受两个力作用(B的反作用力向后,内部蛋黄蛋白的力向前),合力较小,不易破裂。故D正确。
故选D。
6.力的合成
在物理学中,求几个力 的过程叫作力的合成。
【答案】合力
【详解】一个力的作用效果如果与几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力,求几个力的合力的过程或方法,叫力的合成。
7.如图所示,手指压着铅笔竖直静止在桌面上,手指感到疼。笔尖对手指的力是由于 发生弹性形变产生的;手指压铅笔的力越大,手指感到越疼,说明力的作用效果与力的 有关;手指对笔尖的压力 (选填“等于”、“大于”或“小于”)桌面对笔尾的支持力。
【答案】 笔尖 大小 小于
【详解】[1]跟笔尖接触的手指感到疼痛,是因为笔尖发生弹性形变产生了力的作用。
[2]手指压铅笔的力越大,手指感到越疼,体现了力的大小不同,力的作用效果不同,说明力的作用效果与力的大小有关。
[3]以铅笔为研究对象,铅笔受到三个力的作用,手向下的压力F、自身向下的重力G、桌面向上的支持力N,并且N=F+G
所以手对笔尖的压力小于桌面对笔尾的支持力。
8.如图,2023年10月神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆。若返回舱打开降落伞后,在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动,此过程中返回舱所受力的合力为 N,返回舱的重力势能 。
【答案】 0 减小
【详解】[1]返回舱竖直向下匀速运动,受力平衡,则合力为0N。
[2]返回舱匀速下落的过程中,其质量不变,高度减小,则重力势能减小。
9.跳伞运动员连同装置共重700N,他从悬停直升机上跳下,伞刚打开时,受到空气的阻力为,则这两个力的合力的大小为 N,合力的方向是 。
【答案】 300 竖直向上
【解析】【小题1】[1]跳伞运动员连同装置共重700N,受到空气的阻力为1000N,则这两个力的合力的大小为
[2]由于重力小于阻力,所以合力的方向与重力的方向相反,即合力的方向是竖直向上。
二.同一直线上二力的合成(共13小题)
10.一个物体受到同一直线上两个力的作用,其合力的大小是70N,已知其中一个力的大小是50N,那么另一个力的大小可能是( )
A.20N B.120N C.20N 或120N D.30N
【答案】C
【详解】当两个力方向相同时,另一个力大小为
当两个力方向相反时,另一个力大小为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选 C。
11.如图所示,一个铁球从竖直立在地面的轻弹簧的正上方某处自由下落,接触弹簧后将弹簧压缩至最短,此过程中小球受到的重力和弹簧弹力的合力为F,则( )
A.F不断变大 B.F先变大后变小
C.F不断变小 D.F先变小后变大
【答案】D
【详解】铁球接触弹簧前,做自由落体运动,有一向下的速度,此时合力的方向是竖直向下的,所以铁球的速度越来越大;
铁球接触弹簧后,在整个压缩弹簧的过程中,仅受重力和弹簧弹力的作用;开始压缩时,弹簧的弹力小于物体的重力,合外力向下,铁球向下做加速运动。但随着铁球向下运动,弹簧形变量增大,弹力随之增大,合外力减小,方向向下,速度增大;在弹簧弹力增至与重力相等的瞬间,合力为零,速度最大。
此后,弹簧弹力继续增大,弹力大于重力,所以合力的方向是竖直向上的,弹力增大,重力不变,由F=G-F弹知道,合力逐渐增大,铁球做减速运动,速度逐渐减小为零,此时弹簧压缩量最大,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
12.关于物体的运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体在做匀速直线运动时,其惯性为零 B.做加速运动的物体,其受到的合力一定变化
C.做曲线运动的物体,其受到的合力不一定变化 D.物体处于非平衡状态时,速度一定不为零
【答案】C
【详解】A.惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,和运动状态无关。匀速直线运动时惯性也不为零。故A错误;
B.物体做加速运动时,只要合力不为零且方向与速度同向就会加速,合力可以不变。故B错误;
C.做曲线运动的物体,其受到的合力不一定变化。例如平抛运动,只受恒定的重力,合力不变。故C正确;
D.物体处于非平衡状态时,速度可能为零,例如物体在竖直上抛运动的最高点,速度为零,但处于非平衡状态。故D错误。
故选C。
13.校园是承载文化、科技、体育、劳动的教育王国,在这里,我们领悟到物理学科的魅力!小明要在班级文化墙上贴一张科技节海报。若铅锤重1N、线重0.1N,当铅锤静止悬挂时,它所受力的合力为( )
A.0 B.1N C.1.1N D.0.9N
【答案】A
【详解】铅锤重1N、线重0.1N,当铅锤静止悬挂时,处于平衡状态,受到平衡力作用,互相平衡的几个力的合力为0,所以铅锤所受力的合力为0,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
14.一个排球的重力为、所受阻力为,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,则这个排球仅在这两个力的作用下在空中竖直上升的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
A.大小:;方向:竖直向上 B.大小:;方向:竖直向上
C.大小:;方向:竖直向下 D.大小:;方向:竖直向下
【答案】D
【详解】排球在空中竖直上升时,受到两个力的作用,重力G方向始终是竖直向下的。空气阻力f 因为阻力始终与运动方向相反,排球此时向上运动,所以阻力方向是竖直向下的。
由于重力和阻力的方向都是竖直向下的,根据同一直线上方向相同的力的合成方法,合力的大小等于这两个力的大小之和,即 F合 = G + f ;合力的方向与这两个力的方向相同,也就是竖直向下。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
15.如图所示,将一根橡皮条的左端固定,其右端自然伸长至E点,用方向相反的两个力F1和F2同时沿水平方向拉橡皮条,使其伸长到位置O,再用一个力沿水平方向拉橡皮条,使其伸长到位置O。下列说法错误的是( )
A.F的大小等于F1、F2的大小之差 B.F是F1、F2的合力
C.弹簧测力计的示数F1可能小于F2 D.F的方向跟F1的方向相同
【答案】C
【详解】AB.由图得,F的作用效果与F1、F2的作用效果相同,说明F是F1、F2的合力,F的大小等于F1、F2的大小之差,故AB正确,不符合题意;
CD.F为F1、F2的合力, F2的方向与 F相同, F2的方向与F1相反,则
弹簧测力计的示数F1一定大于F2,故C错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选C。
16.如图所示,木块在水平向左的力和水平向右的力的作用下向右做匀速直线运动,其中为2N,为5N,若此时同时撤去、,则木块由于 会继续向右运动,此时木块在水平方向上受到的合力为 N。
【答案】 惯性 3
【详解】[1][2]木块在开始的时候受力平衡,受,和水平向左的摩擦力,根据受力平衡可得摩擦力为
同时撤去、后木块由于惯性仍会向右运动,木块此时只受摩擦力的作用,所以木块在水平方向上受到的合力为。
17.水平地面上放着一个重340 N的水桶,一个人用300 N的力竖直向上提水桶,此时水桶受到的合力大小为 N;若换成另一个人用400 N的力竖直向上提这个水桶,此时水桶受到的合力大小为 N。
【答案】 0 60
【详解】[1]水桶受到竖直向上的300N的力小于水桶的重力340N,所以水桶处于静止状态,即水桶受到竖直向上的提力、地面的支持力和竖直向下的重力是平衡力,则水桶处于平衡状态,故水桶受到的合力为零。
[2]当用400N的力提水桶时,提力大于水桶的重力,水桶被提起,此时水桶受到竖直向上的提力,竖直向下的重力,则水桶受到的合力大小为
18.小华将一个重3N的小球竖直向上抛出。若小球在上升和下落过程中受到的空气阻力都是0.5N,则小球向上运动时所受的合力与向下运动时所受的合力相差 N。小球向上运动到最高点时速度为0,此时小球 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。
【答案】
1
不是
【详解】[1]小球向上运动时所受的合力
小球向下运动时所受的合力
则小球向上运动时所受的合力与向下运动时所受的合力相差
[2]小球向上运动到最高点时速度为0,此时小球只受到向下的重力,所以不是处于平衡状态。
19.一个箱子重为100N,放在水平面上,受6N的水平向右推力。箱子未动,这时箱子受到的摩擦力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)6N。当水平推力增大到12N时,箱子恰好做匀速运动,这时箱子受到的摩擦力为 N。当水平推力增大到20N时,箱子受到的摩擦力为 N,此时箱子受到的合力为 N,方向 。
【答案】 等于 12 12 8 水平向右
【解析】【小题1】[1]箱子静止时,水平方向推力与静摩擦力平衡,大小相等,故摩擦力等于6N。
[2]物体做匀速直线运动时,滑动摩擦力与此时的推力是一对平衡力,大小相等,所以这时箱子受到的摩擦力等于此时的推力,为12N。
[3]推力增大后,接触面粗糙程度不变,压力不变(等于箱子重力),所以滑动摩擦力不变为12N。
[4][5]合力为推力与摩擦力之差即
合力方向与较大力方向一致,即水平向右。
20.如图所示,在探究“同一直线上二力的合成”的实验中,每次实验操作都要将弹簧右端点从位置A拉伸到位置B。这样做是为了保证每次实验操作中力的作用 都是相同的。其中 (选填“>”或“<”或“=”)。
【答案】 效果 =
【详解】[1]在实验中,都将弹簧由A拉伸到B位置,使得弹簧的形变程度相同,则每次实验操作中力的作用效果都是相同的;
[2]根据图像可知:,;所以、与、之间的关系为。
21.小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材,探究同一直线上两个力的合成。
(1)如图甲所示,小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N;
(2)如图乙所示,组装实验装置进行活动:
a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线,在长细线上挂一个钩码,在短细线上挂两个钩码,长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2,记录橡皮筋下端到达的位置O,取下所有钩码:
b.只在长细线上挂钩码,并增加钩码的个数,增大长细线对橡皮筋下端的拉力F,直至橡皮筋下端到达位置O,这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ;
c.由此可知,作用在同一物体上,方向相同且在一条直线上的两个力的合力,大小等于这两个力 ,方向与这两个力的方向 ;
(3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码,橡皮筋下端到达 (选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”)的位置时,橡皮筋将不再伸长,并保持静止,此时橡皮筋受到的合力为 N。
【答案】(1)1.0
(2) 相同 之和 相同
(3) O的上方 0
【详解】(1)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,测力计示数(物体所受拉力)为1.0N,钩码的重力大小等于拉力大小,即。
(2)[1][2][3]拉力F1、F2共同把橡皮筋下端到达的位置O,现在只在长细线上挂钩码,就是用一个力F把橡皮筋下端到达位置O,这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果相同;由此可知,作用在同一物体上,方向相同且在一条直线上的两个力的合力,大小等于这两个力之和,方向与这两个力的方向相同。
(3)[1]若在长细线、短细线上都挂一个钩码,原来a步中合力是3G,现在合力是 2G,橡皮筋的拉力变小,所以伸长量会变小,即橡皮筋下端会比O更靠上,所以位置在O的上方。
[2]此时橡皮筋处于静止状态,所受到的合力为0N。
22.如图所示是小韦同学在“探究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景,请根据该情景,回答下列问题:
(1)在图a、b、c中,该同学在实验中使弹簧都从A点拉伸到同一点B,是为了使三次实验中力的作用效果 (选填“相同”或“不同”),这里用到了物理上 的研究方法。
(2)分析比较图中(a)与(b)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小与这两个力大小的关系 (用公式表示)。
(3)分析比较图中(a)与(c)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向相反的两个力的合力与这两个力大小的关系 (用公式表示),合力的方向与 (选填“”或“”)的方向相同。
【答案】(1) 相同 等效替代
(2)
(3)
【详解】(1)[1]使弹簧都从 A 点拉伸到同一点 B,弹簧的形变程度相同,也就意味着三次实验中力的作用效果相同。
[2]这里将力的作用效果用弹簧的伸长量来体现,用到了物理学中等效替代的研究方法。
(2)观察图(a)与(b),在图(b)中两个力 F1=1N , F2=3N ,它们方向相同,其合力作用效果与图(a)中 F=4N 的力作用效果相同,可得 F=F1+F2。
(3)[1]观察图(a)与(c),在图(c)中两个力 F3 =5N , F4=1N ,方向相反,其合力作用效果与图(a)中 F=4N 的力作用效果相同,可得合力大小关系为 F=F3 −F4
[2]因为F3>F4,合力的方向与较大力F3的方向相同。
三.力与图像结合问题(共10小题)
23.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到水平向右的拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图像可知下列说法正确的是( )
A.5s时,物体受到的合力为2N
B.3s时,物体受到摩擦力为4N
C.在2~4s内,拉力没有对物体做功
D.若4~6s时撤去F,物体将做匀速直线运动
【答案】B
【详解】AB.由图像知,当t=1s时,物体的速度为0,处于静止状态,此时的拉力与静摩擦力是一对平衡力,大小相等,拉力F=2N,所以受到的摩擦力也为2N;在4~6s间,物体做匀速直线运动,此时的拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,拉力F=4N,摩擦力大小是4N,故5s时合力
F合=4N-4N=0N
2~4s,物体做加速直线运动,物体对水平地面的压力和接触面粗糙程度不变,故摩擦力大小不变,还是4N,故A错误,B正确;
C.在2~4s,此时物体做加速运动,物体受力并且在拉力的方向上移动了距离,拉力对物体做了功,故C错误;
D.若4~6s时撤去F,由于物块受到摩擦力,所以物块将做减速运动,故D错误。
故选B。
24.如图甲所示,用水平压力F 将物体压在竖直墙上,图乙为压力F 与时间t 的关系。图丙为物体所受摩擦力f 与时间 t的关系,下列说法错误的是( )
A.由甲图可知,0~t1 时间内,物体保持静止,是因为重力小于摩擦力
B.由乙图可知,物体的重力为 5N
C.由丙图可知,t1 后物体开始下滑,受到的滑动摩擦力越来越小
D.由丙图可知,0~t2 时间内,摩擦力先不变、后减小
【答案】A
【详解】AB.物体静止时处于平衡状态,竖直方向受到的重力和静摩擦力是一对平衡力。由图丙可知,0~t1时间内,物体受到的摩擦力
不变,说明物体静止在竖直的墙上;物体静止时竖直方向受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,则物体的重力
所以物体静止是因为重力和静摩擦力相等,故A错误,符合题意;故B正确,不符合题意;
C.由图乙可知,物体受到的水平压力F逐渐减小,由图丙可知,t1后,物体受到的摩擦力减小,小于自身的重力,合力向下,物体下滑,则物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,且越来越小,故C正确,不符合题意;
D.由图丙可知,0~t2时间内,摩擦力先不变、后减小,故D正确,不符合题意。
故选A。
25.放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图像分别如图所示,下列说法正确的是( )
A.当t=1s时,物体处于静止状态,摩擦力是0
B.当t=3s时,物体受到摩擦力是4N
C.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16J
D.2~4s内,物体的机械能保持不变
【答案】C
【详解】A.由v-t图像可知,0~2s时物体的速度大小为零,即t=1s时物体处于静止状态;此时物体受到推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;由F-t图像可知,t=1s时,F=1N,则此时的摩擦力为
f=F=1N
故A错误;
B.由v-t图像可知,4~6s时,物体匀速运动;由F-t图像可知,此时的推力F′=2N;由于摩擦力与推力F是一对平衡力,所以此时的摩擦力为
f′=F′=2N
2~4s内,物体做加速运动,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力大小不变(与匀速运动时的摩擦力大小相等),仍为2N,故B错误;
C.在4~6s时,物体匀速运动,通过的路程为
s=vt=4m/s×2s=8m
拉力F做的功为
W=F′s=2N×8m=16J
故C正确;
D.2~4s内,物体做加速运动,速度增加,动能增加,高度不变,重力势能不变,则物体的机械能增加,故D错误。
故选C。
26.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,但他所受“摩擦力﹣时间”图像漏画了一部分,如图丙所示,应是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】由图乙得,小明在0~t1段,做匀加速直线运动,受到的合力不变,小明的重力大小不变,则摩擦力大小不变,且大于重力;t1~ t2段,做匀速直线运动,小明受到的摩擦力等于重力大小;t2~ t3段,做匀减速直线运动,受到的合力不变,小明受到的摩擦力小于重力,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
27.如图(a)所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的s﹣t图像分别是图(b)中的图线甲、乙,则以下说法正确的是( )
A.木块两次受到的拉力和摩擦力均相等
B.木块第1次受到的拉力较大
C.木块第2次受到的摩擦力较大
D.木块两次运动的速度相等
【答案】A
【详解】ABC.由图(b)可知,两次木块都是做匀速直线运动,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;两次拉动木块时,接触面的粗糙程度相同,木块对水平地面的压力相同,木块受到的摩擦力相同,则两次受到的拉力也相同,故A正确,BC错误;
D.由图(b)可知,相同的时间,甲通过的路程大于乙通过的路程,根据公式可知,图线甲对应的速度大于图线乙对应的速度,故D错误。
故选A。
28.如图所示,水平地面上有一长方体木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,此过程中,推力F和木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图乙、丙所示。在0~1s内,木箱受到的摩擦力是 N;在第5~6s过程中,木箱受到的摩擦力是 N。
【答案】 10 20
【详解】[1]由丙图可知,木箱在0~1s内处于静止状态,水平方向上受推力和静摩擦力,两个力是一对平衡力,大小相等,由乙图可知,在0~1s内推力为10N,所以静摩擦力为10N。
[2]由丙图可知,在3~5s内木箱做匀速直线运动,处于平衡状态,推力和滑动摩擦力大小相等,由乙图可知,在3~5s内推力F=20N,则木箱受到的滑动摩擦力为f=F=20N
由图丙可知,木箱在5~6s内做减速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变,则滑动摩擦力不变,都等于20N,故第5~6s过程中,木箱受到的摩擦力是20N。
29.如图甲所示,物体A始终只受同一直线上的两个力、的作用。、的大小随时间变化的图像分别如图乙、丙所示,在时间内,物体所受的合力的大小变化是 ,合力方向始终与力 相反。
【答案】 先变大后变小
【详解】[1][2]由题意,由图甲知,物体A受力为同一直线上方向相反的两个力。由图乙知在时间内,大小不变。由图丙知在时间内,,先变大后变小,则时间内。根据同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于这两个力的大小之差,则
因为先变大后变小,大小 不变,所以先变大后变小。因为合力的方向跟较大的那个力方向相同,时间内,合力与同向,所以合力的方向始终与F1相反。
30.如图甲所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙和丙所示。由图像可知,当t=1s时,物体处于 (选填“加速”“匀速”或“减速”)状态,物体受到的合力是 N;当t=5s时,物体受到的摩擦力为 N。
【答案】 加速 2 2
【详解】[1][2][3]由图丙的图像可知,在内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,大小相等,由图乙的图像可知,推力为,则摩擦力;由图丙的图像可知,在内,物体速度逐渐变大,处于加速状态,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,物体受到的摩擦力不变,则时,推力为,摩擦力为,故此时物体受到的合力为
由图丙的图像可知,当时物体做减速运动,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以此时的摩擦力也为。
31.如图甲所示,小明在水平地面上用力推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)0~0.8s内木箱没有动,地面对木箱的摩擦力大小为 N;
(2)1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为 N;
(3)2.2s后撤去对木箱的推力,木箱将会 (选填字母)
①匀速直线运动 ②立刻静止 ③既不匀速直线运动也不立刻静止
【答案】(1)3
(2)4
(3)③
【详解】(1)由图丙可知,0~1s内木箱没有推动,木箱处于平衡状态,水平方向上受到的推力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙可知,此时拉力为3N,则摩擦力是3N。因此0~0.8s内木箱没有动,地面对木箱的摩擦力大小为3N。
(2)从图丙中得到2~3s木箱处于匀速直线运动状态,木箱受平衡力作用,根据图乙可知2s~3s内木箱受到的推力为4N,此时木箱受到的摩擦力等于推力4N,木箱在1~2s内处于加速状态,在1-2s内接触面的粗糙程度和压力都不变,木箱受到的摩擦力不变,为4N,综合上述分析,1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为4N。
(3)2~3s内木箱处于平衡状态,2.2s时撤去推力F,木箱由于惯性仍向前运动,滑动摩擦力仍然存在并且大小为4N,在滑动摩擦力作用下,木箱做减速运动,故①②不符合题意,③符合题意。
故选③。
32.如图甲所示,某一质量为2kg、底面积为0.01m2的物体,在水平桌面上沿力F的方向做直线运动。其所受水平拉力与时间的关系图象、运动速度与时间的关系图象分别如图乙、丙所示。已知2s~4s内物体运动的距离为2m。则:(g取10N/kg)
(1)求物体的重力;
(2)计算物体在0~6s内运动的平均速度;
(3)请在图丁中画出2s~6s内物体受到的摩擦力随时间变化的图象。
【答案】(1)20N;(2)1m/s;(3)
【详解】解:(1)物体的重力
(2)由图丙知:物体在0~2s处于静止状态,2s~4s处于加速直线运动状态,运动路程s1=2m;4s~6s内处于匀速直线运动状态,运动路程
即物体在0~6s内运动的总路程
物体在0~6s内运动的平均速度
(3)由图丙可知,4s~6s内物体处于匀速直线运动状态,根据二力平衡可知,摩擦力等于拉力,由图乙可知,为6N;2s~4s处于加速直线运动状态,但由于压力和接触面粗糙程度不变,因此摩擦力不变,仍为6N,因此2s~6s内物体受到的摩擦力随时间变化的图象,如图所示:
答:(1)物体的重力为20N;
(2)物体在0~6s内运动的平均速度为1m/s;
(3)请2s~6s内物体受到的摩擦力随时间变化的图象,如图所示:
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8.4 (专题训练)
一.合力及力的合成(共9小题)
二.同一直线上二力的合成(共13小题)
三.力与图像结合问题(共10小题)
一.合力及力的合成(共9小题)
1.如图所示,小李把篮球竖直向上抛出,篮球从抛出到落回地面的过程中,始终受到与运动方向相反的空气阻力,且运动越快受到的阻力越大,但阻力始终小于球的重力。则下列说法中正确的是( )
A.篮球上升时,受到的合力方向向上 B.篮球在最高点速度为零,合力为零
C.篮球先减速上升后加速下降 D.篮球从最高点下降是因为受到惯性力作用
2.在划龙舟比赛中,运动员停止划桨后,龙舟会继续向前运动的原因是( )
A.合力等零 B.具有惯性
C.受到向前的力 D.受到惯性的作用
3.在学校运动会的拔河比赛中,红队队员们齐心协力,对绳子施加了水平向右300N的拉力,蓝队也不甘示弱,对绳子施加了水平向左250N的拉力,这两个力在同一直线上。则绳子所受的合力大小和方向分别是( )
A.50N,水平向右 B.50N,水平向左 C.550N,水平向左 D.550N,水平向右
4.小明练习投篮,篮球投出手后的运动轨迹如图所示。下列说法正确的是( )
A.离开手后篮球的运动状态保持不变
B.离开手后篮球仍受到手的推力作用
C.离开手后篮球能继续上升,是由于篮球具有惯性
D.篮球在最高点时所受力的合力为零
5.小立同学做过这样一个实验:如图所示,把鸡蛋A快速向另一个完全一样的静止的鸡蛋B撞去(用同一部分撞击),结果每次都是被撞击的鸡蛋B被撞破。则下面说法正确的是( )
A.A对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小
B.A对B的作用力与B对A的作用力不是一对作用力和反作用力
C.A蛋碰撞瞬间,其内蛋黄和蛋白受到惯性力的作用,会对A蛋壳产生向前的作用
D.A蛋碰撞部位除受到B对它的作用力外,还受到A蛋中蛋黄和蛋白对它的作用力,所以所受合力较小
6.力的合成
在物理学中,求几个力 的过程叫作力的合成。
7.如图所示,手指压着铅笔竖直静止在桌面上,手指感到疼。笔尖对手指的力是由于 发生弹性形变产生的;手指压铅笔的力越大,手指感到越疼,说明力的作用效果与力的 有关;手指对笔尖的压力 (选填“等于”、“大于”或“小于”)桌面对笔尾的支持力。
8.如图,2023年10月神舟十六号载人飞船返回舱成功着陆。若返回舱打开降落伞后,在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动,此过程中返回舱所受力的合力为 N,返回舱的重力势能 。
9.跳伞运动员连同装置共重700N,他从悬停直升机上跳下,伞刚打开时,受到空气的阻力为,则这两个力的合力的大小为 N,合力的方向是 。
二.同一直线上二力的合成(共13小题)
10.一个物体受到同一直线上两个力的作用,其合力的大小是70N,已知其中一个力的大小是50N,那么另一个力的大小可能是( )
A.20N B.120N C.20N 或120N D.30N
11.如图所示,一个铁球从竖直立在地面的轻弹簧的正上方某处自由下落,接触弹簧后将弹簧压缩至最短,此过程中小球受到的重力和弹簧弹力的合力为F,则( )
A.F不断变大 B.F先变大后变小
C.F不断变小 D.F先变小后变大
12.关于物体的运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体在做匀速直线运动时,其惯性为零 B.做加速运动的物体,其受到的合力一定变化
C.做曲线运动的物体,其受到的合力不一定变化 D.物体处于非平衡状态时,速度一定不为零
13.校园是承载文化、科技、体育、劳动的教育王国,在这里,我们领悟到物理学科的魅力!小明要在班级文化墙上贴一张科技节海报。若铅锤重1N、线重0.1N,当铅锤静止悬挂时,它所受力的合力为( )
A.0 B.1N C.1.1N D.0.9N
14.一个排球的重力为、所受阻力为,它在空中运动时受到的空气阻力始终与运动方向相反,则这个排球仅在这两个力的作用下在空中竖直上升的过程中,它所受合力的大小和方向为( )
A.大小:;方向:竖直向上 B.大小:;方向:竖直向上
C.大小:;方向:竖直向下 D.大小:;方向:竖直向下
15.如图所示,将一根橡皮条的左端固定,其右端自然伸长至E点,用方向相反的两个力F1和F2同时沿水平方向拉橡皮条,使其伸长到位置O,再用一个力沿水平方向拉橡皮条,使其伸长到位置O。下列说法错误的是( )
A.F的大小等于F1、F2的大小之差 B.F是F1、F2的合力
C.弹簧测力计的示数F1可能小于F2 D.F的方向跟F1的方向相同
16.如图所示,木块在水平向左的力和水平向右的力的作用下向右做匀速直线运动,其中为2N,为5N,若此时同时撤去、,则木块由于 会继续向右运动,此时木块在水平方向上受到的合力为 N。
17.水平地面上放着一个重340 N的水桶,一个人用300 N的力竖直向上提水桶,此时水桶受到的合力大小为 N;若换成另一个人用400 N的力竖直向上提这个水桶,此时水桶受到的合力大小为 N。
18.小华将一个重3N的小球竖直向上抛出。若小球在上升和下落过程中受到的空气阻力都是0.5N,则小球向上运动时所受的合力与向下运动时所受的合力相差 N。小球向上运动到最高点时速度为0,此时小球 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。
19.一个箱子重为100N,放在水平面上,受6N的水平向右推力。箱子未动,这时箱子受到的摩擦力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)6N。当水平推力增大到12N时,箱子恰好做匀速运动,这时箱子受到的摩擦力为 N。当水平推力增大到20N时,箱子受到的摩擦力为 N,此时箱子受到的合力为 N,方向 。
20.如图所示,在探究“同一直线上二力的合成”的实验中,每次实验操作都要将弹簧右端点从位置A拉伸到位置B。这样做是为了保证每次实验操作中力的作用 都是相同的。其中 (选填“>”或“<”或“=”)。
21.小明利用支架、橡皮筋、弹簧测力计、若干相同的钩码、细线等器材,探究同一直线上两个力的合成。
(1)如图甲所示,小明利用弹簧测力计测得钩码的重G= N;
(2)如图乙所示,组装实验装置进行活动:
a.橡皮筋下端系有两根长短不一的细线,在长细线上挂一个钩码,在短细线上挂两个钩码,长、短细线对橡皮筋下端的拉力分别是F1、F2,记录橡皮筋下端到达的位置O,取下所有钩码:
b.只在长细线上挂钩码,并增加钩码的个数,增大长细线对橡皮筋下端的拉力F,直至橡皮筋下端到达位置O,这表明拉力F与F1、F2共同作用的效果 ;
c.由此可知,作用在同一物体上,方向相同且在一条直线上的两个力的合力,大小等于这两个力 ,方向与这两个力的方向 ;
(3)若在长细线、短细线上都挂一个钩码,橡皮筋下端到达 (选填“O的上方”、“O的下方”或“O处”)的位置时,橡皮筋将不再伸长,并保持静止,此时橡皮筋受到的合力为 N。
22.如图所示是小韦同学在“探究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景,请根据该情景,回答下列问题:
(1)在图a、b、c中,该同学在实验中使弹簧都从A点拉伸到同一点B,是为了使三次实验中力的作用效果 (选填“相同”或“不同”),这里用到了物理上 的研究方法。
(2)分析比较图中(a)与(b)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小与这两个力大小的关系 (用公式表示)。
(3)分析比较图中(a)与(c)中拉力的方向及弹簧测力计的示数可得出的结论是:在同一直线上,方向相反的两个力的合力与这两个力大小的关系 (用公式表示),合力的方向与 (选填“”或“”)的方向相同。
三.力与图像结合问题(共10小题)
23.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到水平向右的拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示,物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图像可知下列说法正确的是( )
A.5s时,物体受到的合力为2N
B.3s时,物体受到摩擦力为4N
C.在2~4s内,拉力没有对物体做功
D.若4~6s时撤去F,物体将做匀速直线运动
24.如图甲所示,用水平压力F 将物体压在竖直墙上,图乙为压力F 与时间t 的关系。图丙为物体所受摩擦力f 与时间 t的关系,下列说法错误的是( )
A.由甲图可知,0~t1 时间内,物体保持静止,是因为重力小于摩擦力
B.由乙图可知,物体的重力为 5N
C.由丙图可知,t1 后物体开始下滑,受到的滑动摩擦力越来越小
D.由丙图可知,0~t2 时间内,摩擦力先不变、后减小
25.放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图像分别如图所示,下列说法正确的是( )
A.当t=1s时,物体处于静止状态,摩擦力是0
B.当t=3s时,物体受到摩擦力是4N
C.在匀速直线运动阶段,拉力F做的功是16J
D.2~4s内,物体的机械能保持不变
26.小明经常与同学进行爬杆比赛,如图甲所示,在某次比赛中,但他所受“摩擦力﹣时间”图像漏画了一部分,如图丙所示,应是图中的( )
A. B.C. D.
27.如图(a)所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的s﹣t图像分别是图(b)中的图线甲、乙,则以下说法正确的是( )
A.木块两次受到的拉力和摩擦力均相等 B.木块第1次受到的拉力较大
C.木块第2次受到的摩擦力较大 D.木块两次运动的速度相等
28.如图所示,水平地面上有一长方体木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,此过程中,推力F和木箱前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图乙、丙所示。在0~1s内,木箱受到的摩擦力是 N;在第5~6s过程中,木箱受到的摩擦力是 N。
29.如图甲所示,物体A始终只受同一直线上的两个力、的作用。、的大小随时间变化的图像分别如图乙、丙所示,在时间内,物体所受的合力的大小变化是 ,合力方向始终与力 相反。
30.如图甲所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙和丙所示。由图像可知,当t=1s时,物体处于 (选填“加速”“匀速”或“减速”)状态,物体受到的合力是 N;当t=5s时,物体受到的摩擦力为 N。
31.如图甲所示,小明在水平地面上用力推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)0~0.8s内木箱没有动,地面对木箱的摩擦力大小为 N;
(2)1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为 N;
(3)2.2s后撤去对木箱的推力,木箱将会 (选填字母)
①匀速直线运动 ②立刻静止 ③既不匀速直线运动也不立刻静止
32.如图甲所示,某一质量为2kg、底面积为0.01m2的物体,在水平桌面上沿力F的方向做直线运动。其所受水平拉力与时间的关系图象、运动速度与时间的关系图象分别如图乙、丙所示。已知2s~4s内物体运动的距离为2m。则:(g取10N/kg)
(1)求物体的重力;
(2)计算物体在0~6s内运动的平均速度;
(3)请在图丁中画出2s~6s内物体受到的摩擦力随时间变化的图象。
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