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(5) 重力 弹力 摩擦力人教版


限时集训(五) 重力 弹力 摩擦力

(限时:40 分钟 满分:100 分)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 6 分,共 60 分) 1.如图 1 所示,小球 A 的重力为 G=20 N,上端被竖直悬线挂于 O 点, 下端与水平桌面相接触, 悬线对球 A、 水平桌面对球 A 的弹力大小可能为( A.0,G G G C. , 2 2 B.G,0 1 3 D. G, G 2 2 图1 )

2.一物体由圆锥和与它底面相同的半球组成(如图 2 所示),置于粗糙的水平地面上用 水平外力拉它做图中所示三种情况的运动。比较它所受的摩擦力大小分别为 f1、f2、f3,则 ( )

图2 A.f1>f2>f3 C.f1=f2=f3 B.f3>f2>f1 D.f3=f2>f1

3.(2012· 广州模拟)如图 3 所示,当小车向右加速运动时,物块 M 相 对于车厢静止于竖直车厢壁上,当车的加速度增大时,则( A.M 所受摩擦力增大 B.物块 M 对车厢壁的压力增大 C.物块 M 仍能相对于车静止 D.M 将与小车分离 4.A、B、C 三个物体通过细线和光滑的滑轮相连,处于静止状态, 如图 4 所示,C 是一箱沙子,沙子和箱的重力都等于 G,动滑轮的质量不 计。现打开箱子下端开口,使沙子均匀流出,经过时间 t0 沙子流完,则图 5 中能表示在此过程中桌面对物体 B 的摩擦力 Ff 随时间的变化关系的图象 是( ) 图4 图3 )

图5

1

5.如图 6 所示,滑轮本身的质量可忽略不计,滑轮轴 O 安装在一根 轻木杆 B 上,一根轻绳 AC 绕过滑轮,绳与滑轮间的摩擦不计,A 端固定 在墙上,且绳保持水平,C 端下面挂一个重物,BO 与竖直方向夹角 θ= 45° ,系统保持平衡。若保持滑轮的位置不变,改变 θ 的大小,则滑轮受 到木杆的弹力大小变化的情况是( A.只有角 θ 变小,弹力才变小 B.只有角 θ 变大,弹力才变大 C.不论角 θ 变大或变小,弹力都变大 D.不论角 θ 变大或变小,弹力都不变 6.(2012· 浙江省五校联考)如图 7 所示,在光滑的水平面上有一质量为 M、倾角为 θ 的 光滑斜面,斜面上有一质量为 m 的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小 的解答,有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理,你可 以不必进行复杂的计算,而是根据所学的物理知识和物理方法进行 分析,从而判断解的合理性,根据你的判断,下述表达式中可能正 确的是( ) Mmgsin θ B. M+msin2θ Mmgcos θ D. M+msin2θ 图7 ) 图6

Mmgsin θ A. M-msin2θ Mmgcos θ C. M-msin2θ

7.(2012· 山东烟台市测试)如图 8 所示, 两根相距为 L 的竖直固定杆上各 套有质量为 m 的小球,小球可以在杆上无摩擦地自由滑动,两小球用长为 2L 的轻绳相连,今在轻绳中点施加一个竖直向上的拉力 F,恰能使两小球 沿竖直杆向上匀速运动。则每个小球所受的拉力大小为 ( 重力加速度为 g)( ) mg A. 2 C. 3F/3 B.mg D.F 图8

8.(2012· 吉林质监测)如图 9 所示,质量为 mB=24 kg 的木板 B 放在水平地面上,质量 为 mA=22 kg 的木箱 A 放在木板 B 上。一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在天花板上, 轻绳与水平方向的夹角为 θ=37° 。已知木箱 A 与木板 B 之间的动摩擦 因数 μ1=0.5。现用水平方向大小为 200 N 的力 F 将木板 B 从木箱 A 下 面匀速抽出(sin 37° ≈0.6,cos 37° ≈0.8,重力加速度 g 取 10 m/s2),则木 板 B 与地面之间的动摩擦因数 μ2 的大小为( A.0.3 B.0.4 ) 图9

2

C.0.5

D.0.6

9.如图 10 所示,在倾角为 θ 的光滑斜面上放有两块小木块,劲度系数为 k1 的轻质弹 簧两端分别与质量为 m1 和 m2 的物块 1、2 拴接,劲度系数为 k2 的轻质弹簧上端与物块 2 拴接, 下端压在挡板上(不拴接),整个系 统处于平衡状态。现施力将物块 1 缓慢沿斜面向上提,直到下面 那个弹簧的下端刚脱离挡板。在此过程中,下列说法正确的是( m2gsin θ A.物块 2 沿斜面上升了 k2 ?m1+m2?gsin θ B.物块 2 沿斜面上升了 k2 ?k1+k2?m1gsin θ C.物块 1 沿斜面上升了 k1k2 ?k1+k2??m1+m2?gsin θ D.物块 1 沿斜面上升了 k1k2 10.(2013· 湖北七市联考)如图 11 所示,将一个质量为 1 kg 的小物块轻轻放在倾角为 37° (sin 37° =0.6)的斜面上,已知斜面质量也为 1 kg,重力加速度为 10 m/s2。斜面放在足够 粗糙的水平地面上没有滑动,那么地面对斜面的支持力 FN 和摩擦力 Ff 有可能为( ) ) 图 10

图 11 A.FN=20 N,Ff=0 N C.FN=16.4 N,Ff=4.8 N 二、非选择题(本题共 2 小题,共 40 分) 11.(18 分)如图 12 所示,质量为 mB=14 kg 的木板 B 放在水平地 面上,质量为 mA=10 kg 的货箱 A 放在木板 B 上。一根轻绳一端拴在 货箱上,另一端拴在地面,绳绷紧时与水平面的夹角为 θ=37° 。已知 货箱 A 与木板 B 之间的动摩擦因数 μ1=0.5,木板 B 与地面之间的动 图 12 B.FN=20 N,Ff=4.8 N D.FN=16.4 N,Ff=8.5 N

摩擦因数 μ2=0.4。 重力加速度 g 取 10 m/s2。 现用水平力 F 将木板 B 从货箱 A 下面匀速抽出, 试求:(sin 37° =0.6,cos 37° =0.8) (1)绳上张力 FT 的大小; (2)拉力 F 的大小。

3

12.(22 分)如图 13 所示,原长分别为 L1 和 L2,劲度系数分别为 k1 和 k2 的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上,两弹簧之间有一质量为 m1 的物体,最下端 挂着质量为 m2 的另一物体,整个装置处于静止状态。求: (1)这时两弹簧的总长。 (2)若用一个质量为 M 的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两 弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体 m2 的压力。图 13 答 案

限时集训(五) 1.选 ABC 球 A 处于静止状态,球 A 所受的力为平衡力,即线对球的 拉力 F 及桌面对球的支持力 FN 共同作用与重力 G 平衡,即 F+FN=G,若 绳恰好伸直,则 F=0,FN=G,A 对;若球刚好离开桌面,则 FN=0,F= G G,B 对;也可能 FN=F= ,C 对。 2 2.选 C 物体在三种不同的运动情况下,都相对水平面有相对运动, 故它受到滑动摩擦力的作用。 在三种情况下, 水平地面对物体的支持力的大小都等于物体的 重力,故物体对地面的正压力的大小都等于其重力,即 FN=mg。由 F=μFN,知以上三种情 况下摩擦力的大小相等。故选项 C 正确。 3.选 BC 根据 FN=ma,当 a 增大时 FN 增大,物块对车厢壁的压力 FN′也增大,B 正确;竖直方向 Ff=mg,静摩擦力大小保持不变,故 C 正确,A、D 错误。 4.选 B 选择 A、B 整体作为研究对象,由于这个整体开始处于静止状态,因此后来 应一直处于静止状态,整体共受到 5 个力作用,即重力 G′=GA+GB、支持力 FN、静摩擦 GC 力 Ff、两根绳子的拉力 F1 和 F2。其中 F1=F2= 。根据力平衡条件得:Ff=F1+F2=GC 2 =2G,当沙子均匀流完后 Ff′=G,B 正确。 5.选 D 绳 A 和绳 C 的拉力大小与方向均不变,所以其合力不变,对滑轮而言,杆的 作用力必与两绳拉力的合力平衡,所以杆的弹力大小与方向均不变,D 正确。 6.选 D 如果物块静止或匀速下滑时,物块对斜面的压力大小为 mgcos θ,当物块加速 下滑时,物块处于失重状态,物块对斜面的挤压程度肯定比原来小了,压力小于 mgcos θ, 故 D 项正确。 7.选 C 根据题意可知:两根轻绳与竖直杆间距正好组成等边三角形,每个小球所受 的拉力大小为 F′,对结点进行受力分析,根据平衡条件可得:F=2F′cos 30° ,解得小球 所受拉力 F′= 3F ,C 正确。 3

4

8.选 A 对 A 物体受力分析如图甲所示, 由题意得 FTcos θ=Ff1① FN1+FTsin θ=mAg② Ff1=μ1FN1③ 由①②③得 FT=100 N

对 A、B 物体整体受力分析如图乙所示 由题意得 FTcos θ+Ff2=F④ FN2+FTsin θ=(mA+mB)g⑤ Ff2=μ2FN2⑥ 由④⑤⑥得:μ2=0.3,故 A 答案正确。 9. 选 BD 上提物块 1 之前, 两弹簧均处于压缩状态, 由平衡条件可得; k1x1=m1gsin θ, k2x2=(m1+m2)gsin θ,上提到下面弹簧的下端刚脱离挡板时,下面弹簧处于原长状态,因此 ?m1+m2?gsin θ 物块 2 沿斜面上升了 x2= ,A 错误,B 正确;此时上面弹簧处于伸长状态, k2 对物块 2 应用平衡条件可得:m2gsin θ=k1x1′,因此物块 1 沿斜面上升的距离为 x1+x1′+ ?k1+k2??m1+m2?gsin θ x2= ,故 D 正确,C 错误。 k1k2 10.选 AC 设斜面和小物块的质量分别为 M、m,小物块下滑时的加速度为 a,以整 体为研究对象,受力分析如图所示,由牛顿第二定律可知:Ff=macos 37° ,(M+m)g-FN =masin 37° , 而 0≤a≤gsin 37° , 即 0≤a≤6 m/s2, 当 a=0 时, A 正确, B 错误; 当 a=6 m/s2 时,C 正确,D 错误。

11.解析:(1)对 A 进行受力分析可知 A 受四个力作用,分解绳的拉力,根据 A 受力平 衡可得 FN1=mAg+FTsin θ,Ff1=FTcos θ,Ff1=μ1FN1 μ1mAg 解得 FT= cos θ-μ1sin θ 代入数据得绳子张力 FT=100 N。 (2)对 B 进行受力分析可知 B 受 6 个力的作用
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地面对 B 的支持力 FN2=mBg+FN1, 而 FN1=mAg+FTsin θ=160 N 拉力 F=μ2FN2+μ1FN1=200 N。 答案:(1)100 N (2)200 N 12.解析:(1)设上面弹簧受到的弹力为 F1,伸长量为 Δx1,下面弹簧受到的弹力为 F2, 伸长量为 Δx2,由物体的平衡及胡克定律有 F1=(m1+m2)g ?m1+m2?g Δx1= k1 m2g F2=m2g,Δx2= k2 所以总长为 L=L1+L2+Δx1+Δx2 ?m1+m2?g m2g =L1+L2+ + 。 k1 k2 (2)要使两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和,必须是上面弹簧伸长 Δx,下面弹簧缩 短 Δx。 对 m2:FN=k2Δx+m2g 对 m1:m1g=k1Δx+k2Δx k2 FN=m2g+ m g。 k1+k2 1 ?m1+m2?g m2g k2 答案:(1)L1+L2+ + (2)m2g+ mg k1 k2 k1+k2 1

6



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