内容正文:
第3章
相互作用
第1讲 描述运动的基本概念
高考真题练
第1讲 描述运动的基本概念
考点1 三种常见的力
1[2023山东,2]餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固
定圆环上①,下端连接托盘。托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。
已知单个盘子的质量为300 g,相邻两盘间距1.0 cm,重力加速度大小取10 m/s2。弹簧始终在弹性限度
内,每根弹簧的劲度系数为 ( )
A.10 N/m B.100 N/m
C.200 N/m D.300 N/m
B
①关键点拨 三根弹簧并联,总弹力的改变量ΔF=3kΔx。
第1讲 描述运动的基本概念
模型建构 用三根完全相同的弹簧悬挂重物,重物重力每减小mg=3 N,弹簧总弹力变化ΔF=mg=3kΔx。
解析 设托盘和盘子的总重力为G,每根弹簧的伸长量为x,则由平衡条件可得3kx=G;取走一个盘子稳定
后有3k(x-Δx)=G-mg,即3kΔx=mg,解得弹簧的劲度系数k= = N/m=100 N/m,故选B。
名师点津 本题以暖盘车的储盘装置为素材,创设了与生产生活紧密联系的物理情境,解题时要注意盘
子受到三根弹簧弹力的作用,灵活应用胡克定律的变形式ΔF=kΔx求解问题。
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2024黑吉辽,3]利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图,在研磨过程中,砚台始终
静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时 ( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析
关键表述 分析推理与结论
砚台始终静止在水平桌面上 水平方向的合力为零,桌面和墨条对砚台的摩擦力
是一对平衡力,C正确
竖直方向的合力为零,墨条对砚台的压力和砚台的
重力的合力与桌面对砚台的支持力是一对平衡力,
D错误
第1讲 描述运动的基本概念
墨条的速度方向水平向左 墨条相对砚台向左运动,故墨条受到砚台的滑动摩
擦力方向水平向右,A错误
砚台对墨条的摩擦力方向水平向右,根据力的相互
作用可知,墨条对砚台的摩擦力方向水平向左,砚
台相对桌面有向左运动的趋势,桌面对砚台的摩擦
力方向水平向右,B错误
第1讲 描述运动的基本概念
考点2 探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系
3.[2022湖南,11]小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的
实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下:
第1讲 描述运动的基本概念
(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05 g;
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表:
序号 1 2 3 4 5
硬币数量n/枚 5 10 15 20 25
长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
第1讲 描述运动的基本概念
(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;
(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此时橡皮筋的长
度为_____________cm;
15.35
第1讲 描述运动的基本概念
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为___________g(计算结果保留3位有效数字)。
127
第1讲 描述运动的基本概念
答案 (3)如图所示
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (3)根据表格中数据描点作图即可。
(4)橡皮筋的长度为15.35 cm。
(5)由答案图可知,当l=15.35 cm时,n=21枚,即冰墩墩玩具的质量等于21枚硬币的总质量,则m=21×6.05 g
≈127 g。
第1讲 描述运动的基本概念
4.[2025新课标,21]某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。
(1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上,另一端悬挂钩码。钩码质量
分别为200 g、250 g、…、500 g,平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图(a)中圆点所示(钩码的
质量在图中用数字标出)。悬挂的钩码质量分别为200 g和300 g时,橡皮筋底端位置间的距离为________
____cm。
1.87
第1讲 描述运动的基本概念
(2)根据图(a)中各点的位置可知,在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的___________
(选填“质量”或“质量的增加量”)成正比,由此可求出橡皮筋的劲度系数为__________N/m(保留2位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)。
(3)悬挂的钩码质量为m时,在橡皮筋底端施以水平向右的力F,平衡时橡皮筋方向如图(b)中虚线所示,图
(b)中测力计的示数给出了力F的大小,则F=____________N,m=___________g(选填“200”“300”或“400”)。(重力加速度g取9.8 m/s2)
300
0.98
52
质量的增加量
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)由题图(a)读数可知,悬挂的钩码质量分别为200 g和300 g时,橡皮筋底端位置间的距离为1.87
cm。
(2)由题图(a)可知钩码每增加相同的质量,橡皮筋增加相同的长度,故在所测范围内橡皮筋长度的增加
量与所挂钩码的质量的增加量成正比。设橡皮筋劲度系数为k,橡皮筋弹力F=kx=mg,x为橡皮筋的伸长
量。设悬挂质量为m1、m2的钩码时,橡皮筋的伸长量分别为x1、x2,则(m2-m1)g=k(x2-x1),取m1=200 g=0.2
kg,m2=300 g=0.3 kg,Δx=x2-x1=1.87 cm=1.87×10-2 m,可得k= = N/m≈52 N/m。
(3)根据图(b)可知F=0.98 N;设橡皮筋与竖直方向夹角为θ,对结点进行受力分析有tan θ= ;从图(b)中可
知tan θ= ,结合F=0.98 N, 可得m=0.3 kg=300 g。
第1讲 描述运动的基本概念
考点3 实验测量动摩擦因数
5.[2023湖北,11]某同学利用测质量的小型家用电子秤,设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。
如图(a)所示,木板和木块A放在水平桌面上,电子秤放在水平地面上,木块A和放在电子秤上的重物B通
过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮,使其与木块A间的轻绳水平,与重物B间的轻绳竖直。在木块A上
放置n(n=0,1,2,3,4,5)个砝码(电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g),向左拉动木板的同时,记录电子秤
的对应示数m。
(1)实验中,拉动木板时_______(填“必须”或“不必”)保持匀速。
不必
第1讲 描述运动的基本概念
(2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量,则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m=____________
_______。
(3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像,如图(b)所示,可得木块A和木板间的动摩擦因数μ=________
____(保留2位有效数字)。
0.39
m0n
mB-μmA-μ
第1讲 描述运动的基本概念
关键点拨 电子秤有示数,则重物B与电子秤始终接触,则木块A和砝码处于静止状态。
解析 (1)电子秤有示数,说明木块A静止,而木板只要运动,木块A与木板间的摩擦力就是滑动摩擦力,滑
动摩擦力的大小与相对速度大小无关,故拉动木板时不必保持匀速。(2)对木块A和砝码分析知T=μ(mA+
nm0)g,电子秤示数为m,则FN=mg,对B分析可知FN+T=mBg,联立可得mg+μ(mA+nm0)g=mBg,得m=mB-μmA-μm
0n。(3)由(2)的关系式,结合m-n图像可知,图线斜率k=-μm0=-7.8 g,解得μ=0.39。
易混易错 对B分析时注意T≠mBg,电子秤示数显示的是质量,其对B的支持力为mg。最后计算斜率时
注意纵轴单位为g,m0的单位也是g,故单位可消去。
第1讲 描述运动的基本概念
$