专题03 相互作用——力(期中真题汇编,湖北专用)高一物理上学期
2026-09-15
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摘要:
**基本信息**
高中物理“相互作用——力”专题期中试题汇编,涵盖7大高频考点,精选湖北多所重点中学期中真题,注重生活情境与实验探究结合。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选/多选|约43题|重力与弹力、摩擦力等7大考点,如结合体育课跳跃摸高、电动平衡车等生活情境|湖北重点中学期中真题,情境化设计(如《夸父逐日》文化素材)|
|实验题|15题|探究弹簧弹力与形变量关系、力的合成规律,含数据处理与误差分析|突出科学探究,如用智能手机定位传感器设计实验|
内容正文:
函学科网
考点1重力与弹力
1.【答案】B
2.【答案】AB
3.【答案】C
4.【答案】AD
5.【答案】BD
6.【答案】A
7.【答案】C
8.【答案】D
9.【答案】B
10.【答案】C
》
考点2摩擦力
1.【答案】A
2.【答案】AD
3.【答案】D
4.【答案】AD
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让教与学更高效
专题03相互作用一一力
1/4
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让教与学更高效
5.【答案】B
6.【答案】B
7.【答案】C
8.【答案】B
9.【答案】(1)80N;(2)100N
10.【答案】(1)能
(2)a、10N,b、6
考点3力的合成和分解
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】B
4.【答案】Cc
考点4共点力的平衡
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】c
4.【答案】D
5.【答案】BD
6.【答案】BC
2/4
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让教与学更高效
7.【答案】B
8.【答案】AD
9.【答案】BD
10.【答案】BD
》
考点5动态平衡和临界、极值问题
1.【答案】A
2.【答案】AB
3.【答案】AC
4.【答案】B
5.【答案】AD
6.【答案】D
7.【答案】AD
8.【答案】B
9.【答案】A
10.【答案】0.4G
》
考点6实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.【答案】c
314
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让教与学更高效
2.【答案】AC
3.【答案】D
4.【答案】(1)在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧伸长量成正比
(2)20
(3)
无
(4)大于
5.【答案】(1)300
(2)①甲
②0.15
考点7实验:探究两个互成角度的力的合成规律
1.【答案】(1)B
(2)F
(3)2.6
(4)D
2.【答案】(1)C
(2)A
(3)b
3.【答案】①
9
②F和F1
③A
4.【答案】(1)1.601.61
(2)①甲
②乙
(3)A
(4)
B
5.【答案】①AC
②F
③A
④3.00
6.【答案】(1)橡皮条拉长后结点的位置
(2)D
(3)张华
(4)B
7.【答案】(1)A
(2)①F
②F'
(3)变大
8.【答案】(1)①F叵
②F与F的大小
(2)D
(3)B
9.【答案】(1)CD
(2)E-F2=E
(3)变小
121
10.【答案】①BC
②丙
③一直增大
④先减小后增大
414
专题03 相互作用——力
7大高频考点
1. 重力与弹力
2. 摩擦力
3. 力的合成和分解
4. 共点力的平衡
5. 动态平衡和临界、极值问题
6. 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
7. 实验:探究两个互成角度的力的合成规律
考点1 重力与弹力
1.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)体育课上,同学们在老师的指导下跳跃摸高,下列说法正确的是( )
A. 起跳时,人对地的压力大于地对人的支持力
B. 起跳时,人对地的压力等于地对人的支持力
C. 图片中起跳后,人受到重力、向上的冲力
D. 地对人的支持力是人的脚形变产生的
【答案】B
【详解】
A B.根据牛顿第三定律可知,起跳时,人对地的压力等于地对人的支持力,故A错误,B正确;
C.起跳后,人只受到重力,故C错误;
D.地对人的支持力是地形变产生的,故D错误。
故选B。
2.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)(多选)如图所示,甲,乙两人分别乘坐两种电动扶梯上楼,此时两电梯都向上运行,则( )
A. 若电梯匀速运行,则甲受到二个力的作用
B. 若电梯匀速运行,则乙受到三个力的作用
C. 若电梯加速运行,则甲受到二个力的作用
D. 若电梯加速运行,则乙受到四个力的作用
【答案】AB
【详解】
AB.若电梯匀速运行,甲受重力、支持力。乙受重力、支持力及水平阶梯的静摩擦力作用,故AB正确。
CD.若电梯加速运行,甲处于加速直线运动状态,受重力、支持力及水平阶梯的静摩擦力作用。乙沿斜面做加速直线运动,受重力、支持力及沿斜面向上的摩擦力的作用,则乙受三个力的作用。故CD错误。
故选AB。
3.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)篮球比赛中,击地传球是指持球者在传球时,为躲避防守队员防守而将球击地后传给队友,如图所示。在篮球撞击地面时,下列说法正确的是( )
A. 篮球对水平地面的弹力方向斜向右下方
B. 水平地面对篮球的弹力方向斜向右上方
C. 水平地面受到篮球的压力是由于篮球发生形变而产生的
D. 篮球受到水平地面的支持力是由于篮球发生形变而产生的
【答案】C
【详解】
A.压力或支持力的方向垂直接触面,分别指向被压或被支持的物体,篮球对水平地面的弹力方向垂直水平地面竖直向下,故A错误;
B.水平地面对篮球的弹力方向竖直向上,故B错误;
C.水平地面受到篮球的压力是由于压力的施力物体篮球发生形变而产生的,故C正确;
D.篮球受到水平地面的支持力是由于地面发生形变而产生的,故D错误。
故选C。
4.(2025-2026高一上·湖北省黄冈中学·期中)(多选)《夸父逐日》最早出自《山海经海外北经》,反映了古代先民与自然灾害做斗争的事实。若夸父“逐日”的足迹遍及全球,且未离开地面,则对于夸父“逐日”的过程,下列说法正确的是( )
A. 夸父所受的重力竖直向下
B. 夸父在赤道时所受的重力最大
C. 夸父所受的重力和万有引力始终相等
D. 夸父在两极时随地球转动所需的向心力最小
【答案】AD
【详解】
地面所有物体所受地球的万有引力,按其作用效果分为重力和向心力,向心力使物体随地球一起绕地轴自转,所以说重力是地球对物体的万有引力的一个分力,方向竖直向下。万有引力、重力和向心力三个力遵循力的平行四边形定则,万有引力的方向指向地心,物体由赤道向两极移动时,万有引力大小不变,向心力减小,重力增大,当物体到达两极时,其所受的重力等于万有引力。
故选AD。
5.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)(多选)下列有关力的说法正确的是( )
A. 只有运动的物体才会受到滑动摩擦力
B. 两物体间有摩擦力,就一定存在弹力
C. 物体有质量就有重力,所以重力没有施力物体
D. 轻杆对物体弹力的方向不一定沿杆的方向
【答案】BD
【详解】
A.静止的物体也可以受滑动摩擦力,比如擦黑板时,黑板受到的就是滑动摩擦力,故A错误;
B.物体间有摩擦力的条件之一就是物体相互接触且相互挤压,因此两物体间有摩擦力,就一定存在弹力,故B正确;
C.力是物体间的相互作用,任何力都有施力物体和受力物体,重力的施力物体是地球,故C错误;
D.轻杆对物体的弹力方向不一定沿杆的方向,要根据物体所处状态进行判断,如图所示
当小球处于静止状态时,杆对小球的弹力与小球重力平衡,弹力方向竖直向上,是不沿杆的方向,所以轻杆所受弹力的方向可能沿杆方向,也可能不沿杆方向,故D正确。
故选BD。
6.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)如图所示,在水平面上匀速运动的小车内小球与车厢相对静止,此时小球下方的轻质弹簧保持竖直,拴在小球上的细绳伸直且与竖直方向成角,下列说法正确的是( )
A. 细绳对小球一定没有拉力作用
B. 轻弹簧可能处于被压缩状态也可能处于原长状态
C. 小球可能受两个力也可能受到三个力的作用
D. 细绳不一定对小球有拉力,轻弹簧对小球不一定有弹力
【答案】A
【详解】
ABC.小球随小车一起匀速直线运动,受力平衡,故细绳对小球无拉力,小球只受重力和弹簧弹力两个力作用,轻弹簧对小球的弹力与小球重力等大反向,弹簧一定处于压缩状态,故A正确,BC错误;
D.细绳对小球没有拉力,轻弹簧对小球有弹力,故D错误。
故选A。
7.(2025-2026高一上·湖北·期中)立定跳远由起跳、腾空、落地这三部分组成,忽略空气阻力,在起跳蹬地过程中,下列说法正确的是( )
A. 人只受重力、支持力作用
B. 人先对地面产生压力,然后地面才对人产生支持力
C. 地面对人的支持力是因为地面发生形变而产生的
D. 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力
【答案】C
【详解】
A.在起跳蹬地过程中,人除受重力(竖直向下)和支持力(竖直向上)作用外,还需受地面摩擦力(水平方向)作用,以提供水平加速度实现起跳,故A错误;
B.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对作用力与反作用力(牛顿第三定律),二者同时产生、同时消失,无先后顺序,故B错误;
C.弹力是由施力物体形变产生的。地面对人的支持力是地面发生形变后产生的弹力,方向垂直于接触面向上,故C正确;
D.人对地面的压力作用在地面上,地面对人的支持力作用在人上,二者作用在不同物体上,是一对作用力与反作用力,而非作用在同一物体上的平衡力,故D错误。
故选C。
8.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)下列关于重力、弹力和摩擦力的说法正确的是( )
A. 重力、弹力和摩擦力是按力的作用效果命名的
B. 劲度系数越大的弹簧产生的弹力越大
C. 接触面的动摩擦因数越大,滑动摩擦力也一定越大
D. 在两个运动的物体之间也可能存在静摩擦力
【答案】D
【详解】
A.重力、弹力、摩擦力是按力的性质命名的,而按作用效果命名的力如拉力、压力等,故A错误;
B.由胡克定律可知,弹力大小与劲度系数k和形变量x有关,k大但x很小时弹力不一定大,故B错误;
C.滑动摩擦力,μ大但若正压力N很小,f仍可能较小,故C错误;
D.静摩擦力存在于有相对运动趋势的物体间,例如传送带与货物共同斜向上运动时,两物体均运动但存在静摩擦力,故D正确。
故选D。
9.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)下列对图中弹力有无的判断,正确的是( )
A. 小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,则车厢左壁对小球有弹力
B. 小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,则绳对小球有弹力
C. 小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则b绳对小球有拉力
D. 小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,倾斜面对球有弹力
【答案】B
【详解】
A.小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,小球受到的重力和小车底部对小球的支持力平衡,车厢左壁对小球无弹力,A错误;
B.小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,假设轻绳对小球没有弹力,去掉轻绳,小球会沿斜面下滑,假设不成立,即轻绳对小球有弹力,B正确;
C.小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则小球的重力和a绳的拉力平衡,故b绳对小球一定没有拉力,C错误;
D.小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,小球的重力和三角槽底部对小球的支持力平衡,倾斜面对小球一定无弹力,D错误。
故选B。
10.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球.当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=90°,质量为m2的小球位于水平地面上.几位同学在学习了受力分析之后,对两个小球的受力情况进行了分析,其中对m1 、、m2受力个数的讨论中,你认为正确的是( )
A. 小张说:m1 受3个力、m2受3个力作用
B. 小李说:m1 受2个力、m2受3个力作用
C. 小黄说:m1 受2个力、m2受2个力作用
D. 小明说:m1 受4个力、m2受3个力作用
【答案】C
【分析】先对小球m1受力分析,再对小球m2受力分析,然后根据共点力平衡条件进行判断;
【详解】先对小球m1受力分析,受重力和支持力,假设细线对小球m1有拉力作用,则小球m1受力不能平衡,故拉力为零,即m1受到2个力作用;
再对小球m2受力分析,受到重力和支持力,支持力与重力平衡,也受到2个力作用,故选项C正确,ABD错误.
【点睛】本题关键是对小球m1受力分析,得出细线的拉力为零,然后再对球m2受力分析,得出也受到2个力作用.
考点2 摩擦力
1.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具。如图,人站在“电动平衡车”上在某水平地面上沿直线匀速前进,人受到的空气阻力与速度成正比,下列说法正确的是( )
A. 地面对电动平衡车的摩擦力方向水平向前
B. 电动平衡车对人的作用力与速度大小无关
C. 电动平衡车对人的作用力与速度成正比
D. 人所受的合力不为零,方向水平向前
【答案】A
【详解】
A.电动平衡车的车轮相对地面有向后运动的趋势,则地面对电动平衡车的摩擦力方向水平向前,故A正确;
BCD.人站在“电动平衡车”上在水平地面上沿直线匀速前进,则人受的合力为零,则对人分析可知,人受竖直向下的重力,与运动方向相反的空气阻力,则电动平衡车对人的作用力斜向上,大小为 ,则电动平衡车对人的作用力与速度大小有关,但不是正比关系,故BCD错误;
故选A。
2.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)(多选)国庆假期某同学在家练习书法,他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸左侧靠近边缘处用镇尺压住,书写“庆”字。整个书写过程中红纸始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向一定向右
B. 向右行笔时,红纸对镇尺的静摩擦力方向一定向右
C. 镇尺受到的重力与红纸对镇尺的支持力是一对作用力与反作用力
D. 向下顿笔时,毛笔对红纸的压力与红纸对毛笔的支持力是一对作用力与反作用力
【答案】AD
【详解】
A.向右行笔时,红纸对笔的摩擦力方向向左,则笔对红纸的摩擦力方向向右,根据平衡条件可知桌面对红纸的静摩擦力方向向左,则红纸对桌面的静摩擦力方向一定向右,故A正确;
B.向右行笔时,根据平衡条件可知红纸对镇尺没有摩擦力作用,故B错误;
C.镇尺受到的重力与红纸对镇尺的支持力是一对平衡力,故C错误;
D.向下顿笔时,毛笔对红纸的压力与红纸对毛笔的支持力是一对作用力与反作用力,故D正确。
故选AD。
3.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)下列说法中正确的是( )
A. 当加速度减小时,物体的速度也一定减小
B. 桌面上水杯受到桌面的支持力是由水杯发生的形变而产生的
C. 由可知,动摩擦因数与摩擦力f成正比,与弹力N成反比
D. 物体在运动过程中,所受到摩擦力的方向可能与运动方向相同
【答案】D
【详解】
A.若加速度方向与速度方向相同,当加速度减小时,物体的速度仍在增加,故A错误;
B.桌面上水杯受到桌面的支持力是由桌面发生形变而产生的,故B错误;
C.动摩擦因数是接触面的固有属性,由材料性质决定,与摩擦力f、弹力N无关,故C错误;
D.物体在运动过程中,摩擦力作为动力时,如传送带加速物体,摩擦力方向与物体运动方向相同,故D正确。
故选D。
4.(2025-2026高一上·湖北省武汉市部分重点中学·期中)(多选)关于弹力和摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 轻绳对物体的弹力一定沿绳并指向绳收缩的方向
B. 物体所受摩擦力的方向一定与它的运动方向相反
C. 两相互接触的物体间如果有弹力作用,就一定有摩擦力
D. 两相互接触的物体间如果有摩擦力作用,就一定有弹力
【答案】AD
【详解】
A.轻绳对物体的弹力一定沿绳并指向绳收缩的方向,故A正确;
B.物体所受摩擦力的方向一定与它的相对运动或相对运动的趋势的方向相反,不一定与它的运动方向相反,故B错误;
CD.结合弹力产生的条件与摩擦力产生的条件可知,有摩擦力一定有弹力,但是有弹力不一定有摩擦力,若两者间光滑、没有相对运动或相对运动趋势,则有弹力也不存在摩擦力,故C错误,D正确。
故选AD。
5.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)下列关于摩擦力的说法正确的是( )
A. 受到静摩擦力作用的物体一定是静止的,受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的
B. 有摩擦力就一定有弹力,摩擦力总是与接触面上的弹力垂直
C. 静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力
D. 摩擦力一定与接触面上的压力成正比
【答案】B
【详解】
A.受到静摩擦力作用的物体不一定是静止的,例如随水平加速运动的传送带一起运动的物体;受到滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的,例如物体在水平地面上滑动,水平地面受滑动摩擦力,选项A错误;
B.有摩擦力就一定有弹力,摩擦力总是与接触面上的弹力垂直,选项B正确;
C.静摩擦力可以是动力,滑动摩擦力也可以是动力,选项C错误;
D.只有滑动摩擦力才与接触面上的压力成正比,选项D错误。
故选B。
6.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)中国书法是一种艺术。在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿, 然后向右行笔, 收笔时略向右按, 再向左上回带。某同学在水平桌面上平铺一张白纸,为使白纸保持静止,他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。则下列关于从左至右行笔过程中,各物体的受力情况说法正确的是( )
A. 毛笔受到了向左的静摩擦力
B. 桌面受到了向右的静摩擦力
C. 白纸受到了3个摩擦力
D. 镇纸受到了向右的静摩擦力
【答案】B
【详解】
AB.毛笔相对白纸向右运动,则毛笔受到了向左的滑动摩擦力,根据牛顿第三定律可知,白纸受到了毛笔的向右摩擦力作用,有向右的运动趋势,所以受到桌面的向左的摩擦力,力的作用是相互的,则桌面受到了白纸的向右的摩擦力作用,故A错误,B正确。
D.白纸始终是静止的,镇纸相对白纸也是静止的,没有运动趋势,则镇纸不受摩擦力作用,故D错误;
C.白纸受到笔的向右的滑动摩擦力,同时受到桌面的向左的静摩擦力作用,只有两个摩擦力,故C错误。
故选B。
7.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力,已知木块的质量为m,细绳与木板之间装有拉力传感器,木板质量为M(传感器的质量可忽略不计),通过手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时,弹簧测力计的示数为f,传感器的示数为F,且在该过程中木块保持静止状态,由此可知( )
A. 木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于F
B. 木块与木板间的滑动摩擦力大小等于F—f
C. 该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数
D. 该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数
【答案】C
【详解】B.木块在水平上受水平方向右的摩擦力和弹簧秤的拉力作用,由于木块静止,所受滑动摩擦力等于弹簧的弹力f,所以木块与木板间的滑动摩擦力大小f,B错误;
A.手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时,对于木板受到向右的拉力F,木块给木板的向左的摩擦力,大小等于f,桌面给木板向左的摩擦力,根据匀速,木板与桌面间的滑动摩擦力大小为,A错误;
C.根据滑动摩擦力公式,由于木块与木板间的滑动摩擦力大小等于f,则木板与木块之间的动摩擦因数
C正确;
D.同理,由于木板与桌面间的滑动摩擦力大小为,则木板与桌面之间的动摩擦因数
D错误。
故选C。
8.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)质量相同的甲、乙两人乘坐两部构造不同、倾角相同的电梯去商场,他们均相对于电梯静止,则下列说法正确的是( )
A. 若两电梯匀速上升,则甲、乙两人均没有受到摩擦力
B. 若两电梯匀速上升,则甲受到的重力和支持力
C. 若两电梯匀加速上升,则两人均受到沿速度方向的摩擦力
D. 无论电梯加速或匀速上升,甲都不会受到摩擦力的作用
【答案】B
【详解】AB. 若两电梯均为匀速上升,则甲只受重力和支持力,乙则受重力、支持力和摩擦力,所以A错误,B正确;
C. 若两电梯匀加速上升,则甲所受摩擦力水平向右,乙所受摩擦力平行斜面向上,C错误,D错误;
故选B.
【点睛】对人受力分析,由牛顿第二定律及共点力的平衡条件可确定人是否受到摩擦力.
9.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,质量为20 kg的物体放在水平地面上,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为120N,动摩擦因数是0.5,物体的一端与一根劲度系数为4×103 N/m的轻质弹簧相连(设弹簧的形变均在弹性限度内,取g=10 m/s2),问:
(1)将弹簧拉长2 cm时,物体受到地面的摩擦力f1多大?
(2)将弹簧拉长4 cm时,物体受到地面的摩擦力f2多大?
【答案】(1)80N;(2)100N
【详解】
(1)根据胡克定律
F=kx
当x=2 cm=0.02 m 时,有
F1=4×103×0.02N=80N
由于拉力F1小于最大静摩擦力,物体具有向右的运动趋势,此时物体受到地面的静摩擦力大小为f1=80 N。
(2)当x=4 cm=0.04 m时,根据胡克定律,有
F2=4×103×0.04N=160N
大于最大静摩擦力,物体已经运动,这时摩擦力为滑动摩擦力,大小为
f2=μFN=μmg=0.5×20×10N=100N
10.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)如图所示,一质量为的木板放在水平桌面上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连接木板,另一端系一质量为的沙袋。初始时,手托住沙袋,使轻绳恰好绷直。已知木板与水平桌面之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为。
(1)由静止释放沙袋,通过计算判断木板能否运动;
(2)现将几本完全相同的书放在木板上,每本书的质量为,由静止释放沙袋:
a、 当木板上放10本书时,求桌面对木板的摩擦力大小;
b、若要使木板不发生滑动,至少要在木板上放几本书?
【答案】(1)能 (2)a、10N,b、6
【讲解】(1)
由静止释放沙袋,假设木板不动。设轻绳拉力为,木板与桌面间的最大静摩擦力为
分析沙袋和木板受力有
由上因为
故假设不成立,木板将向右运动
(2)
a、当木板上放10本书时,假设木板不动。设此时木板与桌面间的最大静摩擦力为,桌面对木板的摩擦力大小为,分析沙袋和木板受力,有,
判断得,故假设成立,分析木板受力得
b、设放本书,木板恰好不滑动,设此时木板与桌面间最大静摩擦力为,分析木板受力有,
联立解得 至少放6本书。
考点3 力的合成和分解
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)关于力的合成与分解, 下列说法正确的是( )
A. 两个力的合力可能小于任意一个分力
B. 运动的物体不可能受到静摩擦力, 静止的物体不可能受到滑动摩擦力
C. 同一平面内有三个力,大小分别为 ,则这三个力的合力 的大小满足
D. 在同一平面内将某个力分解为大小确定且不共线的两个力,最多只有一种分解方法
【答案】A
【详解】
A.根据合力与分力的关系,可知两个力的合力可能大于任意一个分力,也可能等于任意一个分力,也可能小于任意一个分力,故A正确;
B.运动的物体可以受静摩擦力,如人行走时脚与地面,静止的物体可以受滑动摩擦力,如木块在粗糙的桌面滑动,木块受到桌面的摩擦力作用,同时静止的桌面受到木块的摩擦力作用,故B错误;
C.3N与4N的合力范围为1N到7N,5N在此合力范围内,故三个力的合力范围为0N到12N,故C错误;
D.平面内将某个力F分解为大小确定且不共线的两个力,根据三角形定则,方向有可能不同,如图所示
可能有两种分解结果,故D错误。
故选A。
2.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)青岛是中国帆船运动的发源地,被誉为中国的“帆船之都”。如图,一艘帆船正在静止水面上航行,帆船是靠风在帆船上产生的作用力而前进的,设风对帆面的作用力F垂直于帆面,它会分成两个分力、,其中垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向。若帆面与帆面航向之间的夹角为,帆船总质量为m,下列说法正确的是( )
A. 船受到的合力大小为
B. 横向阻力大小为
C. 船前进的动力大小为
D. 若船沿着航向的反方向受到的阻力为,则船的加速度大小为
【答案】D
【详解】
AC.是船前进的动力,大小为
船沿着航向的反方向还会受到阻力f,则船受到的合力大小为
故AC错误;
B.垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,则横向阻力大小为
故B错误;
D.若船沿着航向的反方向受到的阻力为,根据牛顿第二定律可得
解得船的加速度大小为
故D正确。
故选D。
3.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)如图甲所示为古代榨油场景,图乙是简化原理图,当快速撞击木楔时,木楔推动木块挤压油饼,便可将油饼内的油榨出。若木楔截面可看作顶角为的等腰三角形,两木块与木楔完全贴合。撞击木楔时,木楔受到的力大小为F,忽略木楔重力及木楔与木块间的摩擦力,下列对撞击木楔时的相关分析,其中正确的是( )
A. 木楔对木块的压力大于木块对木楔的压力
B. 当一定时,F越大,木楔对单侧木块的压力越大
C. 当F一定时,越大,木楔对单侧木块的压力越大
D. 木楔对单侧木块的压力大小为
【答案】B
【详解】
A.根据牛顿第三定律可知,相互作用力等大反向,故木楔对木块的压力等于木块对木楔的压力,故A错误;
BCD.如图所示,由力的分解可知
木楔对单侧木块的压力为
可得当一定时,F越大,木楔对单侧木块的压力越大;当F一定时,越大,木楔对单侧木块的压力越小,故B正确,CD错误。
故选B。
4.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)关于力的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 合力和分力同时作用在物体上
B. 两个分力夹角不变,其中一个力不变,另外一个力增大,合力一定增大
C. 两个分力的夹角为锐角时,合力一定大于两个分力
D. 若两分力的大小不变,两分力之间的夹角越大,合力就越大
【答案】C
【详解】
A.合力与分力是等效替代关系,并非同时作用在物体上,故A错误;
B.当两分力夹角不变时,若其中一个力增大,合力不一定增大。例如,若两分力方向相反(夹角180°),较小的分力增大一直到等于较大的分力时,合力反而会减小,故B错误;
C.当两分力夹角为锐角时,合力的大小满足(为锐角)。由于,合力一定大于任一单独分力,故C正确;
D.两分力大小不变时,夹角越大,越小,合力公式中的项减小,导致合力减小,故D错误。
故选C。
考点4 共点力的平衡
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)如图所示,与水平方向夹角为的细绳一端系在小球O上,另一端固定在天花板上A点,劲度系数为k的水平轻质弹簧一端与小球连接,另一端固定在竖直墙上B点。小球质量为m,处于静止状态,弹簧处于弹性范围内,重力加速度为g,则( )
A. 细绳的拉力大小为
B. 弹簧处于压缩状态,压缩量为
C. 剪断细绳瞬间,小球加速度为
D. 将弹簧撤掉,维持小球静止在原处的最小外力大小为
【答案】C
【详解】
AB.以小球为对象,根据受力平衡可得,
联立解得细绳的拉力大小为
弹簧处于压缩状态,压缩量为,故AB错误;
C.细绳剪断的瞬间,弹簧弹力保持不变,则小球受到的重力和弹簧弹力的合力等于细绳剪断前绳子拉力,小球加速度为,故C正确;
D.将弹簧撤掉,维持小球静止在原处,当外力与绳子方向垂直时,外力具有最小值,则有,故D错误。
故选C。
2.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)如图所示,光滑轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定于竖直杆上的a、b两点,一质量为m的衣服静止悬挂于绳上某点;若在绳上另一点继续悬挂另一质量为M的衣服,已知m,两衣架质量均可忽略不计,则最终两衣服在绳上的状态为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】
对衣架受力分析如图所示
因为同一根绳子上的拉力大小处处相等,所以衣架两侧绳子是对称的,与竖直方向夹角是相等的。设绳子与水平方向的夹角为,根据受力平衡可得
由于m,若m左端绳与水平方向夹角小于M右绳与水平方向夹角,则无法平衡,故最终二者靠在一起才能保持平衡。
故选D。
3.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)龙泉中学计划开展挑战“校园吉尼斯记录”比赛,其中有个项目是用金属筷子夹鹅卵石。如图是筷子夹鹅卵石时的三个动作示意图,筷子均在同一竖直平面内:图甲中的筷子处于竖直方向,图乙中的筷子处于水平方向,图丙中的筷子处于倾斜方向,与水平面成一定夹角。三个图中的鹅卵石均处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A. 图甲中的鹅卵石共受到三个力的作用
B. 图乙中下方筷子对鹅卵石的弹力大于鹅卵石对其的弹力
C. 若图甲中筷子夹着鹅卵石一起向上匀速运动,鹅卵石受到摩擦力方向为竖直向上
D. 当缓慢增大图丙中筷子与水平方向的夹角,鹅卵石受到筷子对它的作用力变大
【答案】C
【详解】
A.甲图中的鹅卵石受重力、两个弹力和两个静摩擦力,共五个力,故A错误;
B.图乙中下方筷子对鹅卵石的弹力与鹅卵石对其的弹力是一对作用力与反作用力,其大小相等,方向相反,故B错误;
C.若图甲中筷子夹着鹅卵石一起向上匀速运动,鹅卵石受到摩擦力方向为竖直向上,故C正确;
D.当缓慢增大图丙中筷子与水平方向的夹角,鹅卵石始终处于平衡状态,鹅卵石受到筷子对它的作用力与重力互为一对平衡力,保持不变,故D错误。
故选C。
4.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)关于以下四幅图的描述,下列说法正确的是( )
A. 猴子所受树枝的拉力是由于猴子发生形变引起的 B. 大人和小孩掰手腕,大人获胜是因为大人对小孩的力大于小孩对大人的力
C. 嫦娥三号登月探测器通过喷出气体悬停在月球表面上方某处,喷出的气体对探测器作用力就是月球对探测器产生的重力 D. 两人共提一桶水缓慢前行,不论与间的夹角如何,水桶受到的合力不变
【答案】D
【详解】
A.根据弹力的产生可知,猴子所受树枝的拉力是由于树枝发生形变引起的,A错误;
B.大人对小孩的力与小孩对大人的力是一对作用力与反作用力,大小相等,B错误;
C.嫦娥三号登月探测器通过喷出气体悬停在月球表面上方某处,根据受力平衡可知,喷出的气体对探测器作用力的大小等于月球对探测器产生的重力的大小,二者是一对平衡力,C错误;
D.两人共提一桶水缓慢前行,不论与间的夹角如何,水桶受到的合力等于零,D正确。
故选D。
5.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)(多选)如图所示,在水平面上固定光滑半圆形细金属轨道,半圆的直径竖直,O点为半圆圆心,P点为圆心等高处,小球套在轨道上,当给小球施加水平向右的推力为F0时,小球恰好静止在Q点,OQ连线与竖直方向夹角为30°,轨道对小球的弹力为N,以下说法正确的是( )
A. 保持推力方向不变,缓慢增大推力,小球沿轨道向上运动,可能达到P点之上
B. 若保持小球位置不动,改变推力方向,推力最小值为
C. 若保持推力大小不变,缓慢使推力方向顺时针转动45°过程中,弹力N先减小后增大
D. 若保持推力方向不变,缓慢将小球推至OQ与竖直方向夹角为45°位置,此过程推力和弹力都增大
【答案】BD
【详解】
A.设小球质量为m,在Q点静止,有
推力方向不变,推力逐渐增大时,OQ与竖直方向夹角逐渐增大,只有,小球才有可能平衡,故小球不可能到达P点之上,A错误;
B.作出小球受力平衡图示(1),当推力F方向与弹力N方向垂直时,推力F的值最小,由平衡条件有,B正确;
C.保持推力大小不变,缓慢使推力方向顺时针转动45°过程,作出受力平衡图示(2),由图示可知,弹力N一直增大,C错误;
D.保持推力方向不变,缓慢将小球推至OQ与竖直方向夹角为45°过程,如图(3)所示,推力和弹力都增大,D正确。
故选BD。
6.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)(多选)如图所示,一轻绳绕过固定的定滑轮C(半径可忽略)一端连接小球A(可视为质点),另一端连接物体B。物体B放在粗糙水平地面上,受到水平向右的力F的作用,使得小球A沿光滑固定的半球面从图示位置缓慢向上移动,定滑轮C在半球面球心O的正上方,已知OC的长度为2R,半球面的半径为R,小球A的重力为G。小球A向上移动到D的过程中,下列说法正确的是( )
A. 轻绳的张力不变
B. 半球面对小球A的支持力大小不变
C. 地面对物体B的摩擦力增大
D. 地面对半球面的作用力减小
【答案】BC
【详解】
AB.小球A沿光滑半球面缓慢运动过程中,小球A受到重力、轻绳的张力、半球面对A的支持力的作用,处于三力平衡,如图所示根据平衡条件,可得与的合力根据相似三角形法则知
小球A向上移动到的过程中,不变,AC变短,故轻绳的张力逐渐减小,支持力不变,A错误,B正确;
C.物体B向右移动,受到轻绳的张力、自身重力、地面的支持力、滑动摩擦力、水平拉力的作用,受力分析如上图所示,在B向右移动过程中轻绳与竖直方向的夹角增大,而轻绳的张力减小,可知张力的竖直分力减小,设B的重力为GB在竖直方向上有
可知地面对物体B的支持力增大
根据可知摩擦力增大,C正确;
D.小球A对半球面的压力大小不变,其方向与竖直方向夹角变小,
则压力与半球面的重力的合力增大,此合力与地面对半球面的作用力为一对平衡力,故地面对半球面的作用力增大,D错误。
故选BC。
7.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)高一年级每次月考后会颁发流动红旗,班长通过一根不可伸长的轻绳将其悬挂在光滑钉子上。开始时如图1所示,两悬点AB处于水平状态,某天刮风后出现了图2的倾斜状态,班长就将绳子中间打了一个结,再次挂正,如图3所示。若图1中绳子的张力为,图2中绳子的张力为,图3中绳子的张力为,则三种情况下绳中张力的大小关系,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】
因钉子光滑可知,图1和图2两边绳子的拉力相等,两边细绳与竖直方向夹角相等,但是图1中两边细绳间夹角较大,设两边细绳与竖直方向夹角为,则由平衡可知
因
可知
对图1和图3比较,图3中细绳与竖直方向的夹角比图1大,可知
即
故选B。
8.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)(多选)如图所示,固定在水平地面上的斜面倾角为30°,物块A与斜面间的动摩擦因数为,轻绳一端通过两个滑轮与物块A相连,另一端固定于天花板上,不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。已知物块A的质量为m,连接物块A的轻绳与斜面平行,挂上物块B后,滑轮两边轻绳的夹角为90°,物块A、B始终都保持静止,重力加速度为g,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )
A. 挂上物块B后,物块A可能不受摩擦力的作用
B. 若物块B的质量为,物块A受到的沿斜面向上的摩擦力,大小为mg
C. 挂上物块B后,若增大物块B的质量,地面对斜面的支持力减小
D. 为保持物块A处于静止状态,物块B的质量满足
【答案】AD
【详解】
A.由于物块B的重力大小未知,则绳子的拉力大小不定,当绳子拉力刚好等于重力沿斜面向下的分力时,物块A不受摩擦力作用,故A正确;
B.若物块B的质量为时,由平衡条件可得
解得绳子的拉力为
对物块A受力分析有
解得
方向沿斜面向上,故B错误;
C.设斜面体质量为M,对A与斜面整体受力分析,则
由此可知,绳子的拉力逐渐变大,则地面对斜面的支持力变大,故C错误;
D.为保持物块A处于静止状态,物块B的质量较小时,物块A、B的受力如图
由平衡条件有,
代入数据解得
物块B的质量较大时,物块A所受的最大静摩擦力方向反向,即沿斜面向下,由平衡条件有,
代入数据解得
则为保持物块A处于静止状态,物块B的质量满足,故D正确。
故选AD。
9.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)(多选)如图所示,墙角处用轻杆连接相同材质a、b两球,质量为m的a球靠在光滑墙壁上,质量为2m的b球置于粗糙水平地面上,与地面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角θ=37°,此时系统恰好保持静止状态。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 地面的动摩擦因数
B. 轻杆对a球支持力大小为mg
C. 若仅增加杆与竖直方向的夹角,则系统仍可保持静止
D. 若交换a、b的位置,但杆与竖直方向的夹角θ=37°不变,则系统不能保持静止
【答案】BD
【详解】
AB.球a保持静止,根据平衡条件可得,
球b恰好保持静止,根据平衡条件可得,,
联立可得,故A错误,B正确;
C.若仅增加杆与竖直方向的夹角θ,则T增大,f增大,则系统不可保持静止,故C错误;
D.由以上分析可知,若交换a、b的位置,则地面对a的支持力与原来地面对b的支持力相等,最大静摩擦力不变,但杆对小球的作用力变大,水平分力变大,所以系统不能保持静止,故D正确。
故选BD。
10.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)(多选)如图所示,人重600 N,木块重400 N,当人用大小为100 N的力拉绳,人与木块相对静止并一起在水平地面上向右匀速运动,已知绳子处于水平,滑轮的摩擦不计,下列说法正确的是( )
A. 人脚对木块的摩擦力向左
B. 人脚与木块间的摩擦力为100 N
C. 木块与地面间的动摩擦因数均为0.1
D. 木块与地面间的动摩擦因数均为0.2
【答案】BD
【详解】
AB.对人受力分析,人受到向右的拉力,根据平衡,可知木块对人的摩擦力向左,大小
根据牛顿第三定律,人脚对木块的摩擦力向右,大小,故A错误,B正确;
CD.对人和木块受力分析,可知
由
得,故C错误,D正确。
故选BD。
考点5 动态平衡和临界、极值问题
1.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)某智能机械臂应用模型如图所示,机械臂通过不可伸长的吊索OB和可以伸缩的液压杆OA吊起重物,其中A点通过铰链与竖直墙面连接。初始状态OB水平,现缓慢调整液压杆OA的长度,使OA逐渐趋近水平,在此过程中( )
A. OA的支持力逐渐减小,OB的拉力大小不变
B. OA的支持力先减小后增大,OB的拉力大小不变
C. OA的支持力逐渐减小,OB的拉力逐渐减小
D. OA的支持力大小不变,OB的拉力逐渐减小
【答案】A
【详解】
对结点O受力分析,如图所示
由相似三角形可知
缓慢调整液压杆OA的长度,使OA逐渐趋近水平,即不变,不变,变小,则大小不变,大小变小,即OA的支持力逐渐减小,OB的拉力大小不变。
故选A。
2.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)(多选)如图所示,倾角为30°的斜面被固定在水平面上,将一原长为10cm、劲度系数为200N/m的轻弹簧一端与斜面底端的固定挡板相连,另一端放上重为10N的物体后,弹簧被压缩到8cm。已知物体与斜面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现在用一力F沿斜面向上拉物块,物块仍保持静止,则力F的取值可能为( )
A. 2N
B. 3N
C. 4N
D. 5N
【答案】AB
【详解】
压缩的弹簧对物体产生向上的推力为
物体与斜面之间最大静摩擦力大小为
重力沿斜面的分力大小为
由于物体在重力,弹簧弹力、斜面的支持力,及摩擦力作用下可以平衡,所以拉力F的最小值为零。当静摩擦力沿斜面向下达到最大时,拉力F值有最大值,此时
解得
由此可知拉力的取值范围为。
故选AB。
3.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)(多选)如图所示,两根轻绳一端系于结点,另一端分别系于竖直固定环上的两点,点下面悬挂一物体M,绳OA水平,拉力大小为,绳与夹角,拉力大小为。将两绳同时缓慢沿顺时针转过60°,并保持两绳之间的夹角始终不变,且物体始终保持静止状态。则在旋转过程中,下列说法正确的是( )
A. 逐渐增大
B. 先增大后减小
C. 逐渐减小
D. 先减小后增大
【答案】AC
【详解】
如图所示
作出矢量三角形,由正弦定理可知
在旋转过程中,两段绳子的夹角不变,则始终为60°,而会从90°逐渐减小,会从30°逐渐增大至90°,从而根据正弦值的变化可知,逐渐增大,逐渐减小。
故选AC。
4.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,半径为R的圆环竖直放置,长度为R的不可伸长轻细绳OA、OB,一端固定在圆环上,另一端在圆心O处连接并悬挂一质量为m的重物,初始时OA绳处于水平状态。把圆环沿地面向右缓慢转动,直到OA绳处于竖直状态,在这个过程中
A. OA绳的拉力逐渐增大
B. OA绳的拉力先增大后减小
C. OB绳的拉力先增大后减小
D. OB绳的拉力先减小后增大
【答案】B
【详解】以重物为研究对象,重物受到重力、OA绳的拉力、OB绳的拉力三个力平衡,构成矢量三角形,置于几何圆中如图:
在转动的过程中,OA绳的拉力先增大,转过直径后开始减小,OB绳的拉力开始处于直径上,转动后一直减小,B正确,ACD错误。
故选B。
5.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)(多选)如图,在水平桌面上叠放着两个物块B和C,轻绳绕过光滑的定滑轮,一端与C相连,另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O,F方向与的夹角为且保持不变,将从竖直拉至水平,两物块始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 绳子的拉力先增大后减小
B. C对B的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先减小后增大
D. 桌面对B的摩擦力先增大后减小
【答案】AD
【详解】
A.对节点O受力分析,绳子拉力和F的夹角不变,合力与悬挂物体的重力等大反向,作出受力分析图如下
分析发现,随着绳拉力T由竖直逐渐变为水平过程,绳拉力先增大,后减小,故A正确;
B.对C分析,绳子的拉力与B对C的摩擦力为一对平衡力,等大反向,绳拉力先增大,后减小,则B对C的摩擦力先增大,后减小,根据牛顿第三定律,C对B的摩擦力先增大,后减小,故B错误;
C.对B和C以及桌子、悬挂物及滑轮等物体整体,根据平衡条件,F的水平分力与地面对桌子的摩擦力等大反向,由图像可知,F的水平分力大小(图中F与T在圆上交点到G的距离)先增大后减小,则地面对桌子的摩擦力先增大后减小,故C错误;
D.对B和C整体,根据平衡条件,绳子的拉力与桌面对B的摩擦力为一对平衡力,等大反向,绳拉力先增大,后减小,则桌面对B的摩擦力先增大,后减小,故D正确。
故选AD。
6.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)如图所示,一轻质直杆可绕点在竖直面内旋转,长度为的细绳两端分别固定在杆上点和点,绳中间穿有质量为的光滑圆环,点和点之间的距离为L。轻杆处于水平位置,现将杆的右端向上抬高稍许,则轻绳上的拉力将( )
A. 保持不变
B. 先增大后减小
C. 增大
D. 减小
【答案】D
【详解】
令轻杆从水平方向逆时针转过的角度为,此时轻绳与竖直方向的夹角为,根据几何性质有
设绳受到的拉力为,对圆环、圆环与轻绳的接触点进行分析,根据平衡条件有
解得,可知随着逐渐增大,的值逐渐减小。
故选D。
7.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)(多选)如图∶一光滑轻滑轮用细绳OO′悬挂于点O′,另一细绳跨过光滑轻滑轮,其中一端悬挂质量为m的小球A,另一端系一质量也为m的小球B,A、B均可看作质点,外力F作用在B上,使A、B均静止,若F的大小方向在一定范围内变化,则( )
A. 当BO绳水平时,F=mg
B. 改变F的大小和方向,AO与BO的夹角不断增大时绳OO′上的张力先减小后增大
C. 当β=40°时,力F的方向与竖直方向的夹角为80°
D. 改变F的大小和方向,AO与BO的夹角不断增大时外力F逐渐变大
【答案】AD
【分析】
【详解】
A.当BO绳水平时,F拉力的水平分量等于A球的重量mg,F拉力的竖直分量等于B球的重量mg,因此F拉力的大小为
A正确;
B.由于绳子拉力的大小始终等于A球的重量,AO与BO的夹角不断增大时,两绳拉力的合力逐渐减小,因此绳OO′上的张力逐渐减小,B错误;
C.对B进行受力分析,如图所示
由几何关系可知,角β与角θ互补,当β=40°时
而F处于角平分线上,因此力F的方向与竖直方向的夹角为70°,C错误;
D.当AO与BO的夹角β不断增大时,角θ逐渐减小绳子拉力T与B球的重量mg合力逐渐增大,因此外力F逐渐变大,D正确。
故选AD。
8.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳左端固定在晾衣架上O点,右端系在a点,光滑小滑轮悬挂一衣服可在轻绳上滑动。先将轻绳右端沿竖直杆缓慢上移到b点,然后再沿水平杆缓慢移至c点,整个过程衣服始终没与地面和杆接触,设轻绳张力为F,滑轮左侧轻绳与竖直方向夹角为,则轻绳右端沿杆( )
A. 由的过程,F不变,不变,衣服的位置不变
B. 由的过程,F不变,不变,衣服的位置升高
C. 由的过程,F变大,变小,衣服的位置下降
D. 由的过程,F变小,变小,衣服的位置升高
【答案】B
【详解】
AB.根据几何关系可知两段绳子间的夹角为,对衣服受力分析如图所示
由平衡条件可得
解得
设绳子总长为,两杆间距为,由几何关系有
可得
由的过程,、均不变,则不变,由
可知不变,由几何关系可知衣服位置升高,故A错误,B正确;
CD.由的过程,变小,则变小,变大,则变小,由几何关系可知衣服位置下降,故CD错误。
故选B。
9.(2025-2026高一上·湖北省沙市中学·期中)如图,轻绳两端固定在一硬质轻杆上的A、B两点,在轻绳中点O系一重物。 现将杆顺时针在竖直面内缦慢旋转,使OA从水平位置转到竖直位置的过程中,绳OA、OB的张力FA和FB的大小变化情况是( )
A. FA先增大后减小,FB一直减小
B. FA先减小后增大,FB一直增大。
C. FA先减小后增大,FB先增大后减小
D. FA先增大后减小, FB先减小后增大
【答案】A
【分析】
【详解】
合力大小不变,等于mg,方向不变,两个分力的夹角不变,根据三角形法则作图,如图所示
由图可知,当OA从水平位置转到竖直位置的过程中,FA先增大后减小,FB一直减小。
故选A。
10.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)科技的发展正在不断地改变着我们的生活,如图所示,是一款放在水平桌面上的手机支架,其与手机的接触面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整的硬性物体时,会牢牢地吸附住物体。已知手机支架斜面与水平面的夹角θ=53°,手机重力为G,手机与接触面之间的动摩擦因数为μ=0.8。若让手机静止于支架上,则手机与支架接触面之间的吸引力至少为多大?(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。sin53°=0.8,cos53°=0.6)
【答案】0.4G
【详解】
对手机受力分析如图
由平衡条件得:沿斜面方向
垂直斜面方向
又
联立得
所以手机与支架接触面间的吸引力至少为0.4G。
考点6 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)如图甲所示,质量均为m的物体A和B用一个轻质弹簧连接,竖直放置在水平地面上,最初系统静止。现用竖直向上的力缓慢拉木块A直到木块B刚好离开地面,测得木块B对地面的压力N相对应两木块之间的距离L,作出图像如图乙,下列说法正确的是( )
A. 图像中的数值等于mg
B. 图像中
C. 弹簧的劲度系数为
D. 弹簧的劲度系数为
【答案】C
【详解】
设弹簧的原长为L0,开始时弹力
木块B对地面的压力为GA+GB,弹簧恢复原长前对B受力分析得
弹簧恢复原长后
A.图象中N0是开始时的力,等于A、B的重力的和,即2mg,故A错误;
B.由题意可知,L1对应着开始系统处于静止时两物体间的距离,L2表示B刚好离开地面时两物体间的距离,则
两者并不一定是2倍关系,故B错误;
CD.由上面的分析知图线斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数,即
故C正确D错误;
故选C。
2.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)(多选)如图所示,弹簧测力计的质量、绳子的质量和摩擦力均不计,两个重物质量均为1 kg,弹簧伸长了10 cm(在弹簧的弹性限度内,g=10 m/s2)。下列说法正确的是( )
A. 该弹簧测力计的示数为10 N
B. 该弹簧测力计的示数为20 N
C. 该弹簧的劲度系数为100 N/m
D. 不挂重物时,该弹簧的劲度系数为0
【答案】AC
【详解】
AB.弹簧的两端各受10N拉力,弹簧显示为一端受到的拉力大小,则该弹簧测力计的示数为10N,故A正确,B错误;
C.由胡克定律
解得,故C正确;
D.劲度系数k由弹簧本身的性质决定,与弹力大小无关,当不挂重物时,该弹簧的劲度系数依然不变,故D错误。
故选AC。
3.(2025-2026高一上·湖北·期中)空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气,利用气体可压缩性实现其弹性作用并且具有较理想的线性弹性特性。一辆车由4根完全相同的空气弹簧支撑,当质量为100kg的乘客上车后,为使车身下降的距离不超过5.0cm(弹簧始终在弹性限度内,g=10m/s2),则每根弹簧的劲度系数至少为( )
A. 1.05×105N/m
B. 1.05×104N/m
C. 2.0×104N/m
D. 5.0×103N/m
【答案】D
【详解】
根据胡克定律可得
代入数据解得
故选D。
4.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组利用智能手机中自带的定位传感器设计了如图所示的实验,手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向的位移。(取重力加速度g=10m/s2)根据表格中的数据,在答题纸图中描点作出钩码数量与手机位移n-x图像如图所示:
钩码数目n
1
2
3
4
5
6
手机位移x/cm
0.49
1.01
1.51
1.99
2.39
2.51
(1)根据图像,弹簧弹力与弹簧伸长量的关系可以描述为 ;
(2)已知每个钩码的质量为10.0g,由图像可以求得弹簧的劲度系数为 N/m(结果保留两位有效数字);
(3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力,这对弹簧劲度系数的测量结果 (选填“有”或“无”)影响;
(4)某同学查阅相关资料得知当地重力加速度的值为9.78m/s2,若考虑此因素的影响,实验测得的劲度系数结果 (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧伸长量成正比 (2)20 (3)无 (4)大于
【讲解】(1)
由于图像为一过原点的直线,则钩码数量与弹簧伸长长度成正比,又因为钩码为等重钩码,弹簧弹力等于钩码总重力,故在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧伸长量成正比。
(2)
设弹簧劲度系数为k,根据题意知每个钩码质量为10.0g,根据平衡条件可得弹簧弹力为
整理得
代入数据解得
(3)
若考虑弹簧重力G弹,则未挂钩码时,弹簧伸长量为x0,则
挂上钩码后
联立整理得
以上分析可知,劲度系数是通过图像斜率与单个钩码的重力的乘积得到的,与弹簧自重无关,故对弹簧劲度系数的测量结果无影响。
(4)
当地重力加速度的值为9.78m/s2,若考虑此因素的影响,结合上式可知,实验测得的劲度系数结果偏大。
5.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候。测得弹力的大小和弹簧长度的关系如图1所示,则:
(1)通过图像得到弹簧的劲度系数
(2)为了用弹簧测定两木块、间的动摩擦因数,两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。
①为了用某一弹簧测力计的示数表示和之间的滑动摩擦力的大小,你认为 (选填“甲”或“乙”)方案更合理。
②甲方案中,若和的重力分别为和。当被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0N,b的示数为30.0N,则、间的动摩擦因数为 。
【答案】(1)300 (2)① 甲 ② 0.15
【讲解】(1)
由图读出,弹簧的弹力时,弹簧的长度为,弹力时,弹簧的长度为,弹簧压缩的长度
由胡克定律得弹簧的劲度系数为
(2)
① [1]乙方案中,在拉着物体运动的过程中,拉的弹簧测力计必须要求其做匀速直线运动,比较困难,读数不是很准;甲方案中,A向右运动,当B保持稳定静止时,弹簧测力计是不动的,指针稳定,便于读数,故甲方案更合理;
② [2]由于弹簧测力计示数为,所以、间的动摩擦因数
考点7 实验:探究两个互成角度的力的合成规律
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)某同学做“探究互成角度的两个力的合成规律”的实验装置如图甲所示,其中为固定橡皮条的图钉,为橡皮条与细绳的结点,和为细绳。请回答下列问题:
(1)本实验的实验原理采用的科学方法是__________(填选项前的序号);
A. 理想实验法
B. 等效替代法
C. 控制变量法
D. 建立物理模型法
(2)如果没有操作失误,图乙中的与两个力中,方向一定沿方向的是 (填“”或“”);
(3)如图丙所示,同时使用两只弹簧测力计通过细绳将橡皮条的另一端拉至点,分别记录两个拉力的大小和方向,其中一只弹簧测力计的示数如图所示,则其示数为 (保留两位有效数字);
(4)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A. 细绳尽可能短一些
B. 橡皮条的伸长量越大越好
C. 拉两个细绳时,两拉力夹角越大越好
D. 拉细绳时,拉力应尽量与木板平行
【答案】(1)B (2) (3)2.6 (4)D
【讲解】(1)
本实验两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法。
故选B。
(2)
由题图乙可知,是通过做平行四边形得到的合力理论值,由于存在一定的误差,的方向不一定沿方向;是通过一个力拉橡皮条得到的合力实验值,根据二力平衡可知,的方向一定沿方向。
(3)
弹簧测力计的最小刻度为,则示数为;
(4)
A.细绳尽可能长一些,可减小在记录力的方向时产生的误差,故A错误;
B.橡皮条的伸长量大小要适当,不能超过弹性限度,不是越大越好,故B错误;
C.拉两个细绳时,两拉力夹角大小要适当,不是越大越好,故C错误;
D.拉细绳时,拉力应尽量与木板平行,故D正确。
故选D。
2.(2025-2026高一上·湖北省武汉市部分重点中学·期中)某同学利用如图(a)所示装置探究互成角度的力的合成规律:将滑轮安装在铺有白纸的竖直平板上,细线两端和中间打结,环套在细线的两端及结点处,在细线的三个环套上挂若干钩码,已知每个钩码质量相等。待钩码静止后,记录各细线的方向和钩码的个数、和,并算出对应的拉力大小、和。
(1)本实验采用的科学方法是_________。
A. 理想实验法
B. 控制变量法
C. 等效替代法
(2)关于该实验,下列说法正确的是_________。
A. 固定滑轮时要注意保证钩码不要和平板接触
B. 挂在两端绳套上的钩码应尽量少点
C. 改变钩码个数再次进行实验时,应保证结点O仍在原来的位置
D. 作三个拉力的图示时,可以各自采用不同的标度
(3)在作力的图示时,图 (选填“b”或“c”)可能是正确的。
【答案】(1)C (2)A (3)b
【讲解】(1)
本实验中一个弹簧测力计拉橡皮条与两个弹簧测力计拉橡皮条必须保证结点相同,即作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法,故C正确,AB错误。
(2)
A.固定滑轮时要注意保证钩码不要和平板接触,以减小阻力,故A正确;
B.为减小误差,力不能太小,故挂在两端绳套上的钩码不应太少,故B错误;
C.改变钩码个数再次进行实验时,不用保证结点O仍在原来的位置,故C错误;
D.做三个拉力的图示时,不可以各自采用不同的标度,故D错误。
故选A。
(3)
力的合成的理论是平行四边形定则,实验中是由平行四边形得出的,故合力的理论值为,而F是通过实验方法得出的,其方向一定与重力的方向相反,由于实验过程不可避免地存在误差,因此理论值和实验值存在一定的偏差,所以图b可能是正确的。
3.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2,主要实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点处,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下弹簧测力计的示数;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力 ;
④比较 即可初步验证;
⑤只改变绳套2的方向,重复上述试验步骤.
回答下列问题:
(1)将上述实验步骤补充完整;
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,保持绳套1和绳套2的夹角120°不变,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是 (填选项前的序号).
A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大
【答案】① ② 和 ③ A
【详解】(1)[1][2]根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力
通绳套过比较和,在误差允许范围内相同,则可初步验证.
(2)[3]两个绳套在转动过程中,合力保持不变,根据平行四边形定则画出如答图所示的示意图.
根据示意图可知,绳套1的拉力大小逐渐增大,故A正确BCD错误.
4.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)甲、乙两实验小组分别利用力传感器、弹簧测力计来探究力的合成规律,装置如图所示。
(1)图丙中弹簧测力计的示数为 N
(2)甲、乙两实验小组的木板须在竖直平面内的是 ,实验中须保持O点位置不变的是 。均选填“甲”或“乙”
(3)甲实验中测得两传感器的拉力分别为、,钩码总重力为G,下列数据不能完成实验的是______。
A. ,
B. ,
C.
D. ,,
(4)乙实验中保持O点的位置不变,初始时,现使角不变,角缓慢增大至。则此过程中,有关两弹簧测力计示数FA、FB的变化,下列说法正确的是________。
A. 减小、减小
B. 增大、增大
C. 减小、先减小后增大
D. FA增大、先减小后增大
【答案】(1) (2)① 甲 ② 乙 (3)A (4)B
【讲解】(1)
由图可知,弹簧测力计的最小分度值为0.1N,所以弹簧测力计的示数为;
(2)
甲实验,在实验开始前,需要调节木板使其位于竖直平面内,以保证钩码重力大小等于细绳中拉力的合力,但不需要每次实验保证O点位置不变;乙实验,在实验过程中,用一个弹簧测力计和用两个弹簧测力计分别拉橡皮绳时,必须保证O点位置不变,以保证两次实验效果相同,但未利用重力所以不需要木板竖直放置。所以,第一空填甲,第二空填乙;
(3)
甲实验中,三个力受力平衡满足三角形定则,则两力之和一定大于第三力,故A选项不满足,其他选项都满足。
故选A。
(4)
乙实验中保持O点的位置不变,可知两弹簧测力计合力保持不变;现使角不变,角缓慢增大至,运用力的矢量三角形图解法,如图所示
随着角增大,FB由1位置转至2位置过程中,可看出FA增大、FB增大。
故选B。
5.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)(多选)实验小组的同学利用图甲实验装置探究“求合力的方法”实验。图中橡皮条的一端固定在水平木板上,M、N为弹簧测力计,A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。请回答下列问题:
(1)下列说法中正确的是 (选填正确选项前字母)。
A.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
B.两弹簧测力计系的两条细线必须等长
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(2)根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示,乙图中F1、F2、F、F′四个力,其中力 (选填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的。
(3)实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是 (选填正确选项前字母)。
A.橡皮条沿同一方向伸长同一长度
B.橡皮条沿同一方向伸长
C.橡皮条伸长到同一长度
D.两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于个弹簧测力计拉力的大小
(4)丙图是测量中弹簧测力计M的示数,读出该力大小为 N。
【答案】① AC ② F ③ A ④ 3.00
【详解】
(1)[1] A.测量力的实验要求尽量准确,为了防止摩擦对实验结果的产生误差,故拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行,A正确;
B.实验中只要求效果相同,而两弹簧测力计系的两条细线不必等长,B错误;
C.为了准确地测量力的大小,故F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程,C正确;
D.为减小测量误差,但F1、F2方向间夹角不一定为90°,D错误。
故选AC。
(2)[2]由实验步骤可得,乙图中F1、F2、F、F′四个力,F是根据平行四边形作图得到的,故不是由弹簧测力计直接测得的。
(3)[3]实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是橡皮条沿同一方向伸长同一长度,BCD错误,A正确。
故选A。
(4)[4]由丙图可知,测量中弹簧测力计M的最小刻度为0.1N,则示数为3.00N。
6.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,桌上放一块方木板,用图钉把一张白纸钉在方木板上,再用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点,如图甲所示,在橡皮条另一端拴上两条细绳形成结点O,细绳的另一端系着绳套,先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条;再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。
(1)实验中除了需要记录拉力的大小和方向外,还需要标记的信息是 。(选填“橡皮条的原长”“橡皮条拉长后结点的位置”)
(2)下列措施可以减小实验误差的是__________;(单选)
A. 橡皮条应与两拉线夹角的平分线在同一直线上 B. 用两个弹簧测力计去拉橡皮条时,弹簧测力计可以与木板不平行
C. 用两个弹簧测力计去拉橡皮条时,两个拉线的夹角必须是90° D. 拉小圆环的拉线要适当长一点,记录拉线方向的两点要适当远一点
(3)如图乙是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中 (填“张华”或“李明”)的实验比较符合实验事实。(力F′是用一个弹簧测力计拉时的图示)
(4)在该探究实验中,老师先用两个成一定角度的弹簧测力计拉悬挂的橡皮条,使橡皮条由O点伸长到E点(如图丙所示),现保持橡皮条伸长后的位置E点不动,使弹簧测力计的拉力的方向不变,将另一个弹簧测力计的拉力的方向由水平方向顺时针转过90°,该过程中和将__________。(单选)
A. 保持不变,先减小后增大 B. 逐渐减小,先减小后增大
C. 逐渐增大,先增大后减小 D. 保持不变,先增大后减小
【答案】(1)橡皮条拉长后结点的位置 (2)D (3)张华 (4)B
【讲解】(1)
实验是以等效替代的原理探究两个互成角度的力的合成规律,需保证两次拉橡皮条的作用效果相同,即橡皮条拉长后结点的位置相同;
(2)
A.橡皮条与两绳套夹角的平分线在同一直线上对实验没有影响,且不易操作,故A错误;
B.弹簧测力计必须要与木板平行,可减小实验误差,故B错误;
C.两个弹簧测力计弹力的夹角大小应合适,不必等于,故C错误;
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,有利于标记弹力方向,故D正确。
故选D。
(3)
用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条得到的力一定与AO在一条直线上,故张华的实验比较符合实验事实。
(4)
保持弹簧伸长后的位置点不动,则拉力和的合力不变,使弹簧测力计的拉力的方向不变,根据力的平行四边形定则,作出拉力和及合力的示意图,如图所示
由图可知,将另一个弹簧测力计的拉力的方向由水平方向顺时针转过的过程中,逐渐减小,先减小后增大,故B正确。
故选B。
7.(2025-2026高一上·湖北·期中)在“探究两个互成角度的力的合成规律”中,细绳OA、OB和OC的一端连接在O点,另一端都连有力传感器,与细绳OA相连的力传感器上端固定在水平木板顶端,如图甲所示。先互成角度地拉B、C端力传感器,把结点O拉到某一位置O1,再次实验,将结点O拉到O2位置。
(1)在此实验中必须满足的条件是( )
A. 在实验时,三绳必需与木板平面平行
B. 结点的位置O1、O2必须重合
C. 为减小实验误差,三根细绳越粗越好
D. 为减小实验误差,细绳OB、OC夹角越大越好
(2)如图乙是某同学所作的合力与分力的关系图,则合力的理论值是 ,合力的实际值是 。(均选填“F”或“Fʹ”)
(3)实验中,细绳OB、OC夹角为锐角,如果保持结点O的位置以及OB的方向不变,将OC方向的细绳顺时针转动一个小角度的过程中,则细绳OC的弹力将 。(填“变大”、“变小”或“先变小后变大”)
【答案】(1)A (2)① F ② Fʹ (3)变大
【讲解】(1)
A.为使细绳的拉力等于弹簧测力计示数,在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行,故A正确;
B.再次实验时,结点的位置不必重合,故B错误;
C.为减小实验误差,三根细绳要较细,故C错误;
D.实验中,把橡皮筋的另一端拉到结点时,两个弹簧秤夹角应适当大些,但不是越大越好,故D错误。
故选A。
(2)
[1][2]图乙中的F是以F1、F2为邻边所作出的平行四边形的对角线,则F是理论值,而Fʹ是通过实验得出的,其为合力的实际值。
(3)
对结点O受力分析,如图所示
其中OB弹簧拉力方向不变,OC弹簧拉力方向和大小都改变,根据平行四边形定则可以看出将OC方向的细绳顺时针转动一个小角度的过程中,则细绳OC的弹力将变大。
8.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)某同学用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计的实验装置如图。固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点,另一端系绳套1和绳套2。
(1)实验步骤如下:
①将弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F;
②将弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点达到O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,此时弹簧测力计的示数为F1;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2上拉力的合力F'= ;
④比较 ,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)本实验中采用的科学方法是 。
A. 理想实验法
B. 建立物理模型法
C. 控制变量法
D. 等效替代法
(3)将绳套1由0°方向缓慢转动到30°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,关于绳套1上拉力大小的变化,以下结论正确的是 。
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大
【答案】(1)① ② F与F'的大小 (2)D (3)B
【讲解】(1)
[1]绳套1和绳套2的夹角为120°,根据力的平行四边形定则可得绳套1的拉力
解得合力的理论值
[2]比较合力的实验值F和理论值F'的大小,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)
实验中一个力作用与两个力共同作用的效果相同,都将橡皮绳拉伸到O点,使橡皮绳发生相同的形变,它们的作用效果可以等效替代。
故选D。
(3)
保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动30°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,说明两绳套拉力的合力不变,根据平行四边形定则画出图像如图所示
上图可知在变化范围内绳套1的拉力逐渐减小。
故选B。
9.(2025-2026高一上·湖北省沙市中学·期中)(多选)某同学利用如图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
实验步骤如下:
①将力传感器 P通过一根轻质细绳提起重物保持静止,记下 P的示数 F;
②将力传感器P、Q分别固定在左右两侧杆上,与 P、Q相连的两根轻质细绳OA、OB 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,P、Q的示数,及三细绳的方向OA、OB、OC;
③在白纸上从 O 点沿OC 反向延长做有向线段 ,以为对角线做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. 调整力传感器 Q的位置时,必须保证结点 O 的位置不变
B. 两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置,不能左右倾斜
C. 记录细绳方向时,选取相距较远的两点
D. 两个细绳间夹角适当大一些
(2)在误差允许的范围内,若l1、l2、l与F1、F2、F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OA、OB 互相垂直,保持 OB 绳和结点O 的位置不动,取下力传感器P,将细绳 OA 绕O 点在纸面内顺时针转动一小角度,此过程中 OB绳的拉力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)CD (2) (3)变小
【讲解】(1)
A.因为两次在结点的下面挂同一质量的物体,则调整力传感器Q的位置时,改变结点O的位置对实验无影响,故A错误;
B.两侧杆左右倾斜,对实验无影响,故B错误;
C.记录绳子方向时,选用较远的两点,这样可减小记录力的方向时产生的误差,故C正确;
D.为了减小误差,拉橡皮条的夹角可以适当大一些,故D正确。
故选CD。
(2)
根据力的平衡,可以得到几何三角形和力的三角形会相似
则有
(3)
由图可知
稳定时两绳互相垂直,现保持右侧绳和结点O的位置不动,即两个力的合力不变,方向不变,将细绳OA绕O点在纸面内顺时针转动一小角度,OB绳子上拉力变小。
10.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)(多选)某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材验证“力的平行四边形定则”。实验时,先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上,另一端挂矿泉水瓶,如图甲所示;然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上,另一端与连接于结点O,在结点O挂矿泉水瓶,静止时用智能手机的测角功能分别测出、与竖直方向的偏角、,如图乙所示。改变钉子B的位置,按照上述方法多测几次。
(1)依据上述方案并根据力的平行四边形定则,为画出力的合成图,必须的操作是 (选填选项前的字母)。
A.实验中要使、长度相同
B.要测量弹簧的原长
C.要测量图甲、乙中弹簧的长度
D.实验中要使结点O的位置始终固定不变
(2)根据实验原理及操作,为验证力的平行四边形定则,在作图时,图中 (选填“丙”或“丁”)是正确的。
(3)某次实验中测得乙图中,,保持偏角不变,将从乙图中位置沿顺时针缓慢转到水平位置,则中弹簧的长度将 ,中弹簧的长度将 (选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”)。
【答案】① BC ② 丙 ③ 一直增大 ④ 先减小后增大
【详解】
(1)[1]ABC.实验中,甲图用来测量合力,乙图用来测量两个分力,根据胡克定律,力的大小与弹簧伸长量成正比,力的大小可用弹簧伸长量来表示,因此必须测量弹簧的伸长量,但、长度不必相同,A错误,B正确,C正确;
D.实验中重物重力是定值,所以不必保证O点固定不变,D错误。
故选BC。
(2)[2]实验中矿泉水瓶的重力方向始终竖直向下,所以x1需要沿着竖直方向,故丙图是正确的。
(3)[3][4]对O点受力分析,O点处于动态平衡中,重力大小方向不变,OA绳中拉力方向不变,根据平行四边形定则易得OA中弹力将一直变大,OB中弹力将先减小后增大,如图所示。
所以OA中弹簧的长度将一直增大,OB中弹簧的长度将先减小后增大。
试卷第1页,共3页
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专题03 相互作用——力
7大高频考点
1. 重力与弹力
2. 摩擦力
3. 力的合成和分解
4. 共点力的平衡
5. 动态平衡和临界、极值问题
6. 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
7. 实验:探究两个互成角度的力的合成规律
考点1 重力与弹力
1.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)体育课上,同学们在老师的指导下跳跃摸高,下列说法正确的是( )
A. 起跳时,人对地的压力大于地对人的支持力
B. 起跳时,人对地的压力等于地对人的支持力
C. 图片中起跳后,人受到重力、向上的冲力
D. 地对人的支持力是人的脚形变产生的
2.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)(多选)如图所示,甲,乙两人分别乘坐两种电动扶梯上楼,此时两电梯都向上运行,则( )
A. 若电梯匀速运行,则甲受到二个力的作用
B. 若电梯匀速运行,则乙受到三个力的作用
C. 若电梯加速运行,则甲受到二个力的作用
D. 若电梯加速运行,则乙受到四个力的作用
3.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)篮球比赛中,击地传球是指持球者在传球时,为躲避防守队员防守而将球击地后传给队友,如图所示。在篮球撞击地面时,下列说法正确的是( )
A. 篮球对水平地面的弹力方向斜向右下方
B. 水平地面对篮球的弹力方向斜向右上方
C. 水平地面受到篮球的压力是由于篮球发生形变而产生的
D. 篮球受到水平地面的支持力是由于篮球发生形变而产生的
4.(2025-2026高一上·湖北省黄冈中学·期中)(多选)《夸父逐日》最早出自《山海经海外北经》,反映了古代先民与自然灾害做斗争的事实。若夸父“逐日”的足迹遍及全球,且未离开地面,则对于夸父“逐日”的过程,下列说法正确的是( )
A. 夸父所受的重力竖直向下
B. 夸父在赤道时所受的重力最大
C. 夸父所受的重力和万有引力始终相等
D. 夸父在两极时随地球转动所需的向心力最小
5.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)(多选)下列有关力的说法正确的是( )
A. 只有运动的物体才会受到滑动摩擦力
B. 两物体间有摩擦力,就一定存在弹力
C. 物体有质量就有重力,所以重力没有施力物体
D. 轻杆对物体弹力的方向不一定沿杆的方向
6.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)如图所示,在水平面上匀速运动的小车内小球与车厢相对静止,此时小球下方的轻质弹簧保持竖直,拴在小球上的细绳伸直且与竖直方向成角,下列说法正确的是( )
A. 细绳对小球一定没有拉力作用
B. 轻弹簧可能处于被压缩状态也可能处于原长状态
C. 小球可能受两个力也可能受到三个力的作用
D. 细绳不一定对小球有拉力,轻弹簧对小球不一定有弹力
7.(2025-2026高一上·湖北·期中)立定跳远由起跳、腾空、落地这三部分组成,忽略空气阻力,在起跳蹬地过程中,下列说法正确的是( )
A. 人只受重力、支持力作用
B. 人先对地面产生压力,然后地面才对人产生支持力
C. 地面对人的支持力是因为地面发生形变而产生的
D. 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力
8.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)下列关于重力、弹力和摩擦力的说法正确的是( )
A. 重力、弹力和摩擦力是按力的作用效果命名的
B. 劲度系数越大的弹簧产生的弹力越大
C. 接触面的动摩擦因数越大,滑动摩擦力也一定越大
D. 在两个运动的物体之间也可能存在静摩擦力
9.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)下列对图中弹力有无的判断,正确的是( )
A. 小球随车厢(底部光滑)一起向右做匀速直线运动,则车厢左壁对小球有弹力
B. 小球被轻绳斜拉着静止在光滑的斜面上,则绳对小球有弹力
C. 小球被a、b两轻绳悬挂而静止,其中a绳处于竖直方向,则b绳对小球有拉力
D. 小球静止在光滑的三角槽中,三角槽底面水平,倾斜面对球有弹力
10.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球.当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=90°,质量为m2的小球位于水平地面上.几位同学在学习了受力分析之后,对两个小球的受力情况进行了分析,其中对m1 、、m2受力个数的讨论中,你认为正确的是( )
A. 小张说:m1 受3个力、m2受3个力作用
B. 小李说:m1 受2个力、m2受3个力作用
C. 小黄说:m1 受2个力、m2受2个力作用
D. 小明说:m1 受4个力、m2受3个力作用
考点2 摩擦力
1.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具。如图,人站在“电动平衡车”上在某水平地面上沿直线匀速前进,人受到的空气阻力与速度成正比,下列说法正确的是( )
A. 地面对电动平衡车的摩擦力方向水平向前
B. 电动平衡车对人的作用力与速度大小无关
C. 电动平衡车对人的作用力与速度成正比
D. 人所受的合力不为零,方向水平向前
2.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)(多选)国庆假期某同学在家练习书法,他在水平桌面上平铺一张红纸,并在红纸左侧靠近边缘处用镇尺压住,书写“庆”字。整个书写过程中红纸始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 向右行笔时,红纸对桌面的静摩擦力方向一定向右
B. 向右行笔时,红纸对镇尺的静摩擦力方向一定向右
C. 镇尺受到的重力与红纸对镇尺的支持力是一对作用力与反作用力
D. 向下顿笔时,毛笔对红纸的压力与红纸对毛笔的支持力是一对作用力与反作用力
3.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)下列说法中正确的是( )
A. 当加速度减小时,物体的速度也一定减小
B. 桌面上水杯受到桌面的支持力是由水杯发生的形变而产生的
C. 由可知,动摩擦因数与摩擦力f成正比,与弹力N成反比
D. 物体在运动过程中,所受到摩擦力的方向可能与运动方向相同
4.(2025-2026高一上·湖北省武汉市部分重点中学·期中)(多选)关于弹力和摩擦力,下列说法正确的是( )
A. 轻绳对物体的弹力一定沿绳并指向绳收缩的方向
B. 物体所受摩擦力的方向一定与它的运动方向相反
C. 两相互接触的物体间如果有弹力作用,就一定有摩擦力
D. 两相互接触的物体间如果有摩擦力作用,就一定有弹力
5.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)下列关于摩擦力的说法正确的是( )
A. 受到静摩擦力作用的物体一定是静止的,受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的
B. 有摩擦力就一定有弹力,摩擦力总是与接触面上的弹力垂直
C. 静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力
D. 摩擦力一定与接触面上的压力成正比
6.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)中国书法是一种艺术。在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿, 然后向右行笔, 收笔时略向右按, 再向左上回带。某同学在水平桌面上平铺一张白纸,为使白纸保持静止,他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住。则下列关于从左至右行笔过程中,各物体的受力情况说法正确的是( )
A. 毛笔受到了向左的静摩擦力
B. 桌面受到了向右的静摩擦力
C. 白纸受到了3个摩擦力
D. 镇纸受到了向右的静摩擦力
7.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力,已知木块的质量为m,细绳与木板之间装有拉力传感器,木板质量为M(传感器的质量可忽略不计),通过手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时,弹簧测力计的示数为f,传感器的示数为F,且在该过程中木块保持静止状态,由此可知( )
A. 木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于F
B. 木块与木板间的滑动摩擦力大小等于F—f
C. 该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数
D. 该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数
8.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)质量相同的甲、乙两人乘坐两部构造不同、倾角相同的电梯去商场,他们均相对于电梯静止,则下列说法正确的是( )
A. 若两电梯匀速上升,则甲、乙两人均没有受到摩擦力
B. 若两电梯匀速上升,则甲受到的重力和支持力
C. 若两电梯匀加速上升,则两人均受到沿速度方向的摩擦力
D. 无论电梯加速或匀速上升,甲都不会受到摩擦力的作用
9.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,质量为20 kg的物体放在水平地面上,已知物体与水平地面间的最大静摩擦力为120N,动摩擦因数是0.5,物体的一端与一根劲度系数为4×103 N/m的轻质弹簧相连(设弹簧的形变均在弹性限度内,取g=10 m/s2),问:
(1)将弹簧拉长2 cm时,物体受到地面的摩擦力f1多大?
(2)将弹簧拉长4 cm时,物体受到地面的摩擦力f2多大?
10.(2025-2026高一上·湖北武汉部分学校·期中)如图所示,一质量为的木板放在水平桌面上,绕过光滑定滑轮的轻绳一端连接木板,另一端系一质量为的沙袋。初始时,手托住沙袋,使轻绳恰好绷直。已知木板与水平桌面之间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为。
(1)由静止释放沙袋,通过计算判断木板能否运动;
(2)现将几本完全相同的书放在木板上,每本书的质量为,由静止释放沙袋:
a、 当木板上放10本书时,求桌面对木板的摩擦力大小;
b、若要使木板不发生滑动,至少要在木板上放几本书?
考点3 力的合成和分解
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)关于力的合成与分解, 下列说法正确的是( )
A. 两个力的合力可能小于任意一个分力
B. 运动的物体不可能受到静摩擦力, 静止的物体不可能受到滑动摩擦力
C. 同一平面内有三个力,大小分别为 ,则这三个力的合力 的大小满足
D. 在同一平面内将某个力分解为大小确定且不共线的两个力,最多只有一种分解方法
2.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)青岛是中国帆船运动的发源地,被誉为中国的“帆船之都”。如图,一艘帆船正在静止水面上航行,帆船是靠风在帆船上产生的作用力而前进的,设风对帆面的作用力F垂直于帆面,它会分成两个分力、,其中垂直航向,会被很大的横向阻力平衡,沿着航向。若帆面与帆面航向之间的夹角为,帆船总质量为m,下列说法正确的是( )
A. 船受到的合力大小为
B. 横向阻力大小为
C. 船前进的动力大小为
D. 若船沿着航向的反方向受到的阻力为,则船的加速度大小为
3.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)如图甲所示为古代榨油场景,图乙是简化原理图,当快速撞击木楔时,木楔推动木块挤压油饼,便可将油饼内的油榨出。若木楔截面可看作顶角为的等腰三角形,两木块与木楔完全贴合。撞击木楔时,木楔受到的力大小为F,忽略木楔重力及木楔与木块间的摩擦力,下列对撞击木楔时的相关分析,其中正确的是( )
A. 木楔对木块的压力大于木块对木楔的压力
B. 当一定时,F越大,木楔对单侧木块的压力越大
C. 当F一定时,越大,木楔对单侧木块的压力越大
D. 木楔对单侧木块的压力大小为
4.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)关于力的合成与分解,下列说法正确的是( )
A. 合力和分力同时作用在物体上
B. 两个分力夹角不变,其中一个力不变,另外一个力增大,合力一定增大
C. 两个分力的夹角为锐角时,合力一定大于两个分力
D. 若两分力的大小不变,两分力之间的夹角越大,合力就越大
考点4 共点力的平衡
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)如图所示,与水平方向夹角为的细绳一端系在小球O上,另一端固定在天花板上A点,劲度系数为k的水平轻质弹簧一端与小球连接,另一端固定在竖直墙上B点。小球质量为m,处于静止状态,弹簧处于弹性范围内,重力加速度为g,则( )
A. 细绳的拉力大小为
B. 弹簧处于压缩状态,压缩量为
C. 剪断细绳瞬间,小球加速度为
D. 将弹簧撤掉,维持小球静止在原处的最小外力大小为
2.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)如图所示,光滑轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定于竖直杆上的a、b两点,一质量为m的衣服静止悬挂于绳上某点;若在绳上另一点继续悬挂另一质量为M的衣服,已知m,两衣架质量均可忽略不计,则最终两衣服在绳上的状态为( )
A. B.
C. D.
3.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)龙泉中学计划开展挑战“校园吉尼斯记录”比赛,其中有个项目是用金属筷子夹鹅卵石。如图是筷子夹鹅卵石时的三个动作示意图,筷子均在同一竖直平面内:图甲中的筷子处于竖直方向,图乙中的筷子处于水平方向,图丙中的筷子处于倾斜方向,与水平面成一定夹角。三个图中的鹅卵石均处于静止状态,则下列说法正确的是( )
A. 图甲中的鹅卵石共受到三个力的作用
B. 图乙中下方筷子对鹅卵石的弹力大于鹅卵石对其的弹力
C. 若图甲中筷子夹着鹅卵石一起向上匀速运动,鹅卵石受到摩擦力方向为竖直向上
D. 当缓慢增大图丙中筷子与水平方向的夹角,鹅卵石受到筷子对它的作用力变大
4.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)关于以下四幅图的描述,下列说法正确的是( )
A. 猴子所受树枝的拉力是由于猴子发生形变引起的 B. 大人和小孩掰手腕,大人获胜是因为大人对小孩的力大于小孩对大人的力
C. 嫦娥三号登月探测器通过喷出气体悬停在月球表面上方某处,喷出的气体对探测器作用力就是月球对探测器产生的重力 D. 两人共提一桶水缓慢前行,不论与间的夹角如何,水桶受到的合力不变
5.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)(多选)如图所示,在水平面上固定光滑半圆形细金属轨道,半圆的直径竖直,O点为半圆圆心,P点为圆心等高处,小球套在轨道上,当给小球施加水平向右的推力为F0时,小球恰好静止在Q点,OQ连线与竖直方向夹角为30°,轨道对小球的弹力为N,以下说法正确的是( )
A. 保持推力方向不变,缓慢增大推力,小球沿轨道向上运动,可能达到P点之上
B. 若保持小球位置不动,改变推力方向,推力最小值为
C. 若保持推力大小不变,缓慢使推力方向顺时针转动45°过程中,弹力N先减小后增大
D. 若保持推力方向不变,缓慢将小球推至OQ与竖直方向夹角为45°位置,此过程推力和弹力都增大
6.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)(多选)如图所示,一轻绳绕过固定的定滑轮C(半径可忽略)一端连接小球A(可视为质点),另一端连接物体B。物体B放在粗糙水平地面上,受到水平向右的力F的作用,使得小球A沿光滑固定的半球面从图示位置缓慢向上移动,定滑轮C在半球面球心O的正上方,已知OC的长度为2R,半球面的半径为R,小球A的重力为G。小球A向上移动到D的过程中,下列说法正确的是( )
A. 轻绳的张力不变
B. 半球面对小球A的支持力大小不变
C. 地面对物体B的摩擦力增大
D. 地面对半球面的作用力减小
7.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)高一年级每次月考后会颁发流动红旗,班长通过一根不可伸长的轻绳将其悬挂在光滑钉子上。开始时如图1所示,两悬点AB处于水平状态,某天刮风后出现了图2的倾斜状态,班长就将绳子中间打了一个结,再次挂正,如图3所示。若图1中绳子的张力为,图2中绳子的张力为,图3中绳子的张力为,则三种情况下绳中张力的大小关系,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)(多选)如图所示,固定在水平地面上的斜面倾角为30°,物块A与斜面间的动摩擦因数为,轻绳一端通过两个滑轮与物块A相连,另一端固定于天花板上,不计轻绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量。已知物块A的质量为m,连接物块A的轻绳与斜面平行,挂上物块B后,滑轮两边轻绳的夹角为90°,物块A、B始终都保持静止,重力加速度为g,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( )
A. 挂上物块B后,物块A可能不受摩擦力的作用
B. 若物块B的质量为,物块A受到的沿斜面向上的摩擦力,大小为mg
C. 挂上物块B后,若增大物块B的质量,地面对斜面的支持力减小
D. 为保持物块A处于静止状态,物块B的质量满足
9.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)(多选)如图所示,墙角处用轻杆连接相同材质a、b两球,质量为m的a球靠在光滑墙壁上,质量为2m的b球置于粗糙水平地面上,与地面的动摩擦因数为μ,杆与竖直方向的夹角θ=37°,此时系统恰好保持静止状态。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是( )
A. 地面的动摩擦因数
B. 轻杆对a球支持力大小为mg
C. 若仅增加杆与竖直方向的夹角,则系统仍可保持静止
D. 若交换a、b的位置,但杆与竖直方向的夹角θ=37°不变,则系统不能保持静止
10.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)(多选)如图所示,人重600 N,木块重400 N,当人用大小为100 N的力拉绳,人与木块相对静止并一起在水平地面上向右匀速运动,已知绳子处于水平,滑轮的摩擦不计,下列说法正确的是( )
A. 人脚对木块的摩擦力向左
B. 人脚与木块间的摩擦力为100 N
C. 木块与地面间的动摩擦因数均为0.1
D. 木块与地面间的动摩擦因数均为0.2
考点5 动态平衡和临界、极值问题
1.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)某智能机械臂应用模型如图所示,机械臂通过不可伸长的吊索OB和可以伸缩的液压杆OA吊起重物,其中A点通过铰链与竖直墙面连接。初始状态OB水平,现缓慢调整液压杆OA的长度,使OA逐渐趋近水平,在此过程中( )
A. OA的支持力逐渐减小,OB的拉力大小不变
B. OA的支持力先减小后增大,OB的拉力大小不变
C. OA的支持力逐渐减小,OB的拉力逐渐减小
D. OA的支持力大小不变,OB的拉力逐渐减小
2.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)(多选)如图所示,倾角为30°的斜面被固定在水平面上,将一原长为10cm、劲度系数为200N/m的轻弹簧一端与斜面底端的固定挡板相连,另一端放上重为10N的物体后,弹簧被压缩到8cm。已知物体与斜面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现在用一力F沿斜面向上拉物块,物块仍保持静止,则力F的取值可能为( )
A. 2N
B. 3N
C. 4N
D. 5N
3.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)(多选)如图所示,两根轻绳一端系于结点,另一端分别系于竖直固定环上的两点,点下面悬挂一物体M,绳OA水平,拉力大小为,绳与夹角,拉力大小为。将两绳同时缓慢沿顺时针转过60°,并保持两绳之间的夹角始终不变,且物体始终保持静止状态。则在旋转过程中,下列说法正确的是( )
A. 逐渐增大
B. 先增大后减小
C. 逐渐减小
D. 先减小后增大
4.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)如图所示,半径为R的圆环竖直放置,长度为R的不可伸长轻细绳OA、OB,一端固定在圆环上,另一端在圆心O处连接并悬挂一质量为m的重物,初始时OA绳处于水平状态。把圆环沿地面向右缓慢转动,直到OA绳处于竖直状态,在这个过程中
A. OA绳的拉力逐渐增大
B. OA绳的拉力先增大后减小
C. OB绳的拉力先增大后减小
D. OB绳的拉力先减小后增大
5.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)(多选)如图,在水平桌面上叠放着两个物块B和C,轻绳绕过光滑的定滑轮,一端与C相连,另一端悬挂重物A。用外力F缓慢拉结点O,F方向与的夹角为且保持不变,将从竖直拉至水平,两物块始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 绳子的拉力先增大后减小
B. C对B的摩擦力一直在增大
C. 地面对桌子的摩擦力先减小后增大
D. 桌面对B的摩擦力先增大后减小
6.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)如图所示,一轻质直杆可绕点在竖直面内旋转,长度为的细绳两端分别固定在杆上点和点,绳中间穿有质量为的光滑圆环,点和点之间的距离为L。轻杆处于水平位置,现将杆的右端向上抬高稍许,则轻绳上的拉力将( )
A. 保持不变
B. 先增大后减小
C. 增大
D. 减小
7.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)(多选)如图∶一光滑轻滑轮用细绳OO′悬挂于点O′,另一细绳跨过光滑轻滑轮,其中一端悬挂质量为m的小球A,另一端系一质量也为m的小球B,A、B均可看作质点,外力F作用在B上,使A、B均静止,若F的大小方向在一定范围内变化,则( )
A. 当BO绳水平时,F=mg
B. 改变F的大小和方向,AO与BO的夹角不断增大时绳OO′上的张力先减小后增大
C. 当β=40°时,力F的方向与竖直方向的夹角为80°
D. 改变F的大小和方向,AO与BO的夹角不断增大时外力F逐渐变大
8.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳左端固定在晾衣架上O点,右端系在a点,光滑小滑轮悬挂一衣服可在轻绳上滑动。先将轻绳右端沿竖直杆缓慢上移到b点,然后再沿水平杆缓慢移至c点,整个过程衣服始终没与地面和杆接触,设轻绳张力为F,滑轮左侧轻绳与竖直方向夹角为,则轻绳右端沿杆( )
A. 由的过程,F不变,不变,衣服的位置不变
B. 由的过程,F不变,不变,衣服的位置升高
C. 由的过程,F变大,变小,衣服的位置下降
D. 由的过程,F变小,变小,衣服的位置升高
9.(2025-2026高一上·湖北省沙市中学·期中)如图,轻绳两端固定在一硬质轻杆上的A、B两点,在轻绳中点O系一重物。 现将杆顺时针在竖直面内缦慢旋转,使OA从水平位置转到竖直位置的过程中,绳OA、OB的张力FA和FB的大小变化情况是( )
A. FA先增大后减小,FB一直减小
B. FA先减小后增大,FB一直增大。
C. FA先减小后增大,FB先增大后减小
D. FA先增大后减小, FB先减小后增大
10.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)科技的发展正在不断地改变着我们的生活,如图所示,是一款放在水平桌面上的手机支架,其与手机的接触面采用了纳米微吸材料,用手触碰无粘感,接触到平整的硬性物体时,会牢牢地吸附住物体。已知手机支架斜面与水平面的夹角θ=53°,手机重力为G,手机与接触面之间的动摩擦因数为μ=0.8。若让手机静止于支架上,则手机与支架接触面之间的吸引力至少为多大?(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。sin53°=0.8,cos53°=0.6)
考点6 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)如图甲所示,质量均为m的物体A和B用一个轻质弹簧连接,竖直放置在水平地面上,最初系统静止。现用竖直向上的力缓慢拉木块A直到木块B刚好离开地面,测得木块B对地面的压力N相对应两木块之间的距离L,作出图像如图乙,下列说法正确的是( )
A. 图像中的数值等于mg
B. 图像中
C. 弹簧的劲度系数为
D. 弹簧的劲度系数为
2.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)(多选)如图所示,弹簧测力计的质量、绳子的质量和摩擦力均不计,两个重物质量均为1 kg,弹簧伸长了10 cm(在弹簧的弹性限度内,g=10 m/s2)。下列说法正确的是( )
A. 该弹簧测力计的示数为10 N
B. 该弹簧测力计的示数为20 N
C. 该弹簧的劲度系数为100 N/m
D. 不挂重物时,该弹簧的劲度系数为0
3.(2025-2026高一上·湖北·期中)空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气,利用气体可压缩性实现其弹性作用并且具有较理想的线性弹性特性。一辆车由4根完全相同的空气弹簧支撑,当质量为100kg的乘客上车后,为使车身下降的距离不超过5.0cm(弹簧始终在弹性限度内,g=10m/s2),则每根弹簧的劲度系数至少为( )
A. 1.05×105N/m
B. 1.05×104N/m
C. 2.0×104N/m
D. 5.0×103N/m
4.(2025-2026高一上·湖北省荆门市东宝区龙泉中学·期中)“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组利用智能手机中自带的定位传感器设计了如图所示的实验,手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向的位移。(取重力加速度g=10m/s2)根据表格中的数据,在答题纸图中描点作出钩码数量与手机位移n-x图像如图所示:
钩码数目n
1
2
3
4
5
6
手机位移x/cm
0.49
1.01
1.51
1.99
2.39
2.51
(1)根据图像,弹簧弹力与弹簧伸长量的关系可以描述为 ;
(2)已知每个钩码的质量为10.0g,由图像可以求得弹簧的劲度系数为 N/m(结果保留两位有效数字);
(3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力,这对弹簧劲度系数的测量结果 (选填“有”或“无”)影响;
(4)某同学查阅相关资料得知当地重力加速度的值为9.78m/s2,若考虑此因素的影响,实验测得的劲度系数结果 (填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
5.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第一中学·期中)某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候。测得弹力的大小和弹簧长度的关系如图1所示,则:
(1)通过图像得到弹簧的劲度系数
(2)为了用弹簧测定两木块、间的动摩擦因数,两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。
①为了用某一弹簧测力计的示数表示和之间的滑动摩擦力的大小,你认为 (选填“甲”或“乙”)方案更合理。
②甲方案中,若和的重力分别为和。当被拉动时,弹簧测力计a的示数为6.0N,b的示数为30.0N,则、间的动摩擦因数为 。
考点7 实验:探究两个互成角度的力的合成规律
1.(25-26高一上·十堰八校教联体·期中)某同学做“探究互成角度的两个力的合成规律”的实验装置如图甲所示,其中为固定橡皮条的图钉,为橡皮条与细绳的结点,和为细绳。请回答下列问题:
(1)本实验的实验原理采用的科学方法是__________(填选项前的序号);
A. 理想实验法
B. 等效替代法
C. 控制变量法
D. 建立物理模型法
(2)如果没有操作失误,图乙中的与两个力中,方向一定沿方向的是 (填“”或“”);
(3)如图丙所示,同时使用两只弹簧测力计通过细绳将橡皮条的另一端拉至点,分别记录两个拉力的大小和方向,其中一只弹簧测力计的示数如图所示,则其示数为 (保留两位有效数字);
(4)关于本实验,下列说法正确的是__________。
A. 细绳尽可能短一些
B. 橡皮条的伸长量越大越好
C. 拉两个细绳时,两拉力夹角越大越好
D. 拉细绳时,拉力应尽量与木板平行
2.(2025-2026高一上·湖北省武汉市部分重点中学·期中)某同学利用如图(a)所示装置探究互成角度的力的合成规律:将滑轮安装在铺有白纸的竖直平板上,细线两端和中间打结,环套在细线的两端及结点处,在细线的三个环套上挂若干钩码,已知每个钩码质量相等。待钩码静止后,记录各细线的方向和钩码的个数、和,并算出对应的拉力大小、和。
(1)本实验采用的科学方法是_________。
A. 理想实验法
B. 控制变量法
C. 等效替代法
(2)关于该实验,下列说法正确的是_________。
A. 固定滑轮时要注意保证钩码不要和平板接触
B. 挂在两端绳套上的钩码应尽量少点
C. 改变钩码个数再次进行实验时,应保证结点O仍在原来的位置
D. 作三个拉力的图示时,可以各自采用不同的标度
(3)在作力的图示时,图 (选填“b”或“c”)可能是正确的。
3.(2025-2026高一上·湖北省武昌实验中学·期中)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2,主要实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点处,记下弹簧测力计的示数F;
②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下弹簧测力计的示数;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力 ;
④比较 即可初步验证;
⑤只改变绳套2的方向,重复上述试验步骤.
回答下列问题:
(1)将上述实验步骤补充完整;
(2)将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向,同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,保持绳套1和绳套2的夹角120°不变,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是 (填选项前的序号).
A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大
4.(25-26高一上·湖北宜昌部分学校·期中)甲、乙两实验小组分别利用力传感器、弹簧测力计来探究力的合成规律,装置如图所示。
(1)图丙中弹簧测力计的示数为 N
(2)甲、乙两实验小组的木板须在竖直平面内的是 ,实验中须保持O点位置不变的是 。均选填“甲”或“乙”
(3)甲实验中测得两传感器的拉力分别为、,钩码总重力为G,下列数据不能完成实验的是______。
A. ,
B. ,
C.
D. ,,
(4)乙实验中保持O点的位置不变,初始时,现使角不变,角缓慢增大至。则此过程中,有关两弹簧测力计示数FA、FB的变化,下列说法正确的是________。
A. 减小、减小
B. 增大、增大
C. 减小、先减小后增大
D. FA增大、先减小后增大
5.(2025-2026高一上·湖北省襄阳市第四中学·期中)(多选)实验小组的同学利用图甲实验装置探究“求合力的方法”实验。图中橡皮条的一端固定在水平木板上,M、N为弹簧测力计,A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。请回答下列问题:
(1)下列说法中正确的是 (选填正确选项前字母)。
A.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
B.两弹簧测力计系的两条细线必须等长
C.F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为减小测量误差,F1、F2方向间夹角应为90°
(2)根据实验数据在白纸上所作图如图乙所示,乙图中F1、F2、F、F′四个力,其中力 (选填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的。
(3)实验中,要求先后两次力的作用效果相同,指的是 (选填正确选项前字母)。
A.橡皮条沿同一方向伸长同一长度
B.橡皮条沿同一方向伸长
C.橡皮条伸长到同一长度
D.两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于个弹簧测力计拉力的大小
(4)丙图是测量中弹簧测力计M的示数,读出该力大小为 N。
6.(2025-2026高一上·湖北黄冈·期中)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,桌上放一块方木板,用图钉把一张白纸钉在方木板上,再用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点,如图甲所示,在橡皮条另一端拴上两条细绳形成结点O,细绳的另一端系着绳套,先用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条;再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条。
(1)实验中除了需要记录拉力的大小和方向外,还需要标记的信息是 。(选填“橡皮条的原长”“橡皮条拉长后结点的位置”)
(2)下列措施可以减小实验误差的是__________;(单选)
A. 橡皮条应与两拉线夹角的平分线在同一直线上 B. 用两个弹簧测力计去拉橡皮条时,弹簧测力计可以与木板不平行
C. 用两个弹簧测力计去拉橡皮条时,两个拉线的夹角必须是90° D. 拉小圆环的拉线要适当长一点,记录拉线方向的两点要适当远一点
(3)如图乙是张华和李明两位同学在做以上实验时得到的结果,其中 (填“张华”或“李明”)的实验比较符合实验事实。(力F′是用一个弹簧测力计拉时的图示)
(4)在该探究实验中,老师先用两个成一定角度的弹簧测力计拉悬挂的橡皮条,使橡皮条由O点伸长到E点(如图丙所示),现保持橡皮条伸长后的位置E点不动,使弹簧测力计的拉力的方向不变,将另一个弹簧测力计的拉力的方向由水平方向顺时针转过90°,该过程中和将__________。(单选)
A. 保持不变,先减小后增大 B. 逐渐减小,先减小后增大
C. 逐渐增大,先增大后减小 D. 保持不变,先增大后减小
7.(2025-2026高一上·湖北·期中)在“探究两个互成角度的力的合成规律”中,细绳OA、OB和OC的一端连接在O点,另一端都连有力传感器,与细绳OA相连的力传感器上端固定在水平木板顶端,如图甲所示。先互成角度地拉B、C端力传感器,把结点O拉到某一位置O1,再次实验,将结点O拉到O2位置。
(1)在此实验中必须满足的条件是( )
A. 在实验时,三绳必需与木板平面平行
B. 结点的位置O1、O2必须重合
C. 为减小实验误差,三根细绳越粗越好
D. 为减小实验误差,细绳OB、OC夹角越大越好
(2)如图乙是某同学所作的合力与分力的关系图,则合力的理论值是 ,合力的实际值是 。(均选填“F”或“Fʹ”)
(3)实验中,细绳OB、OC夹角为锐角,如果保持结点O的位置以及OB的方向不变,将OC方向的细绳顺时针转动一个小角度的过程中,则细绳OC的弹力将 。(填“变大”、“变小”或“先变小后变大”)
8.(2025-2026高一上·湖北黄石·期中)某同学用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计的实验装置如图。固定在竖直木板上的量角器直边水平,橡皮筋一端固定在量角器圆心O的正上方A点,另一端系绳套1和绳套2。
(1)实验步骤如下:
①将弹簧测力计挂在绳套1上,竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,记下弹簧测力计的示数F;
②将弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点达到O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,此时弹簧测力计的示数为F1;
③根据力的平行四边形定则计算绳套1和绳套2上拉力的合力F'= ;
④比较 ,即可初步验证力的平行四边形定则。
(2)本实验中采用的科学方法是 。
A. 理想实验法
B. 建立物理模型法
C. 控制变量法
D. 等效替代法
(3)将绳套1由0°方向缓慢转动到30°方向,同时绳套2沿120°方向不变,此过程中保持橡皮筋的结点在O点不动,关于绳套1上拉力大小的变化,以下结论正确的是 。
A. 逐渐增大
B. 逐渐减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大
9.(2025-2026高一上·湖北省沙市中学·期中)(多选)某同学利用如图甲所示装置做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
实验步骤如下:
①将力传感器 P通过一根轻质细绳提起重物保持静止,记下 P的示数 F;
②将力传感器P、Q分别固定在左右两侧杆上,与 P、Q相连的两根轻质细绳OA、OB 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,P、Q的示数,及三细绳的方向OA、OB、OC;
③在白纸上从 O 点沿OC 反向延长做有向线段 ,以为对角线做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. 调整力传感器 Q的位置时,必须保证结点 O 的位置不变
B. 两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置,不能左右倾斜
C. 记录细绳方向时,选取相距较远的两点
D. 两个细绳间夹角适当大一些
(2)在误差允许的范围内,若l1、l2、l与F1、F2、F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OA、OB 互相垂直,保持 OB 绳和结点O 的位置不动,取下力传感器P,将细绳 OA 绕O 点在纸面内顺时针转动一小角度,此过程中 OB绳的拉力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.(2025-2026高一上·湖北省荆州中学·期中)(多选)某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材验证“力的平行四边形定则”。实验时,先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上,另一端挂矿泉水瓶,如图甲所示;然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上,另一端与连接于结点O,在结点O挂矿泉水瓶,静止时用智能手机的测角功能分别测出、与竖直方向的偏角、,如图乙所示。改变钉子B的位置,按照上述方法多测几次。
(1)依据上述方案并根据力的平行四边形定则,为画出力的合成图,必须的操作是 (选填选项前的字母)。
A.实验中要使、长度相同
B.要测量弹簧的原长
C.要测量图甲、乙中弹簧的长度
D.实验中要使结点O的位置始终固定不变
(2)根据实验原理及操作,为验证力的平行四边形定则,在作图时,图中 (选填“丙”或“丁”)是正确的。
(3)某次实验中测得乙图中,,保持偏角不变,将从乙图中位置沿顺时针缓慢转到水平位置,则中弹簧的长度将 ,中弹簧的长度将 (选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”)。
试卷第1页,共3页
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