(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第2章 相互作用 第1講 重力 彈力 摩擦力學(xué)案

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1、第1講 重力 彈力 摩擦力 [選考導(dǎo)航] 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 歷次選考統(tǒng)計(jì) 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11 重力、基本相互作用 c 2 3 7 彈力 c 14 5 摩擦力 c 20 20 20、5、19 19 11 力的合成 c 10 力的分解 c 13 7 5 共點(diǎn)力平衡條件及應(yīng)用 c 5 實(shí)驗(yàn)2 探究求合力的方法 17 17(1) 知識(shí)排

2、查 重力 基本相互作用 1.重力產(chǎn)生:由于地球的吸引而使物體受到的力。 2.重力大?。号c物體的質(zhì)量成正比,即G=mg??捎脧椈蓽y(cè)力計(jì)測(cè)量重力。 3.重力方向:總是豎直向下的。 4.重心:其位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。 5.四種基本相互作用:引力相互作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用。彈力 1.彈性 (1)彈性形變:有些物體在形變后撤去作用力能夠恢復(fù)原狀的形變。 (2)彈性限度:當(dāng)形變超過(guò)一定限度時(shí),撤去作用力后,物體不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀,這個(gè)限度叫彈性限度。 2.彈力 (1)定義:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用,這種力叫做

3、彈力。 (2)產(chǎn)生條件:物體相互接觸且發(fā)生彈性形變。 (3)方向:彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反。 3.胡克定律 (1)內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時(shí),彈力的大小F跟彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度x成正比。 (2)表達(dá)式:F=kx。 ①k是彈簧的勁度系數(shù),單位為N/m;k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定。 ②x是形變量,但不是彈簧形變以后的長(zhǎng)度。 滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力 (3)摩擦力的大小,①靜摩擦力的大小與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的強(qiáng)弱有關(guān),趨勢(shì)越強(qiáng),靜摩擦力越大,但不能超過(guò)最大靜摩擦力,即0

4、粗糙程度有關(guān)。) ③滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力的關(guān)系:一般最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力略大一些,在許多問(wèn)題的處理過(guò)程中往往認(rèn)為其大小等于滑動(dòng)摩擦力。 小題速練 1.思考判斷 (1)只有接觸的物體間才會(huì)有力的作用(  ) (2)物體的重心一定在物體上(  ) (3)重力的方向豎直向下,不一定與接觸面垂直(  ) (4)繩、桿的彈力方向一定沿繩、桿(  ) (5)有摩擦力一定有彈力(  ) (6)靜止的物體不可能受到滑動(dòng)摩擦力(  ) (7)滑動(dòng)摩擦力的方向一定與物體運(yùn)動(dòng)方向相反(  ) (8)摩擦力的方向可能與運(yùn)動(dòng)方向垂直(  ) 答案 (1)× (2)× (3)

5、√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√ 2.在下列各圖中,a、b均處于靜止?fàn)顟B(tài),且接觸面均光滑,a、b間一定有彈力的是(  ) 答案 B 3.一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為(  ) A.40 m/N     B.40 N/m C.200 m/N D.200 N/m 解析 由胡克定律得勁度系數(shù)k==200 N/m,選項(xiàng)D正確。 答案 D 4.[人教版必修1·P61·T3改編]重量為100 N的木箱放在水平地板上,至少要用35 N的水平推力,才能使它從原地開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。木箱從原地移動(dòng)

6、以后,用30 N的水平推力,就可以使木箱繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(  ) A.木箱與地板間的最大靜摩擦力為30 N B.木箱所受的滑動(dòng)摩擦力為35 N C.木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.35 D.木箱與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3 答案 D  重 力 1.與重力有關(guān)知識(shí)易錯(cuò)點(diǎn)再認(rèn)識(shí) (1)誤認(rèn)為重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。 (2)誤認(rèn)為重力的方向指向地心,實(shí)際上重力的方向是豎直向下,不一定指向地心。 (3)誤認(rèn)為重力沒(méi)有施力物體,實(shí)際上重力的施力物體是地球,任何力同時(shí)具有施力物體與受力物體。 (4)誤認(rèn)為只有相互接觸的物體間才存在作用力,實(shí)際上有些力可以發(fā)生

7、在不接觸的物體間,如重力等。 2.重力方向豎直向下也就是沿重垂線的方向,不能將豎直向下說(shuō)成垂直向下,也不能說(shuō)成指向地心。豎直向下是指垂直于當(dāng)?shù)氐乃矫嫦蛳?,而垂直向下可以指垂直于任何支持面向下。只有在兩極或赤道時(shí),重力的方向才指向地心。 1.下列關(guān)于重力和重心的說(shuō)法正確的是(  ) A.物體所受的重力就是地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的吸引力 B.重力的方向總是指向地心 C.用細(xì)線將重物懸掛起來(lái),靜止時(shí)物體的重心一定在懸線所在的直線上 D.重心就是物體所受重力的等效作用點(diǎn),故重心一定在物體上 解析 重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的,但不是地球的吸引力,A錯(cuò)誤;重力的方向豎直向下,不一定指向地心,

8、B錯(cuò)誤;由平衡條件可知,細(xì)線拉力和重力平衡,重心在重力作用線上,C正確;重心位置跟物體的形狀、質(zhì)量分布有關(guān),是重力的等效作用點(diǎn),但不一定在物體上,如質(zhì)量分布均勻的球殼,其重心就不在球殼上,D錯(cuò)誤。 答案 C 2.關(guān)于物體的重力和重心,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.物體所受的重力是由于受到地球的吸引而產(chǎn)生的,所以方向總是垂直于地面向下 B.同一物體在地球上的不同位置,當(dāng)用不同的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)其所受重力大小是不同的,當(dāng)用同一彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量時(shí)所受重力大小一定相同 C.物體的重心就是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn) D.形狀規(guī)則的物體(如正方體),其重心一定在其幾何中心處 解析 重力的方

9、向?yàn)樨Q直向下而不是垂直地面向下,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同一物體在地球上不同位置所受重力不同,與彈簧測(cè)力計(jì)無(wú)關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;重心為物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn),選項(xiàng)C正確;重心的位置與物體的形狀與質(zhì)量分布是否均勻有關(guān),如果質(zhì)量分布不均勻,僅有規(guī)則幾何外形,其重心也不一定在幾何中心上,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 C  彈 力 1.“三法”判斷彈力的有無(wú) 2.彈力方向的判斷 (1)常見(jiàn)模型中彈力的方向 (2)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件或牛頓第二定律判斷。 3.計(jì)算彈力大小的方法 (1)彈簧、橡皮條等物體的彈力可以由胡克定律F=kx計(jì)算。 (2)其他彈力可以根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,利用平衡條

10、件或牛頓第二定律來(lái)確定大小。 4.利用胡克定律F=kx時(shí),要注意 (1)彈簧要在彈性限度內(nèi)形變。 (2)x為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量,并不是彈簧的長(zhǎng)度。 (3)輕彈簧:即彈簧(或橡皮繩)的重力可視為零。 1.(2018·浙江東陽(yáng)中學(xué)期中)如圖1所示,足球迎面撞上運(yùn)動(dòng)員的臉部,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(  ) 圖1 A.由于運(yùn)動(dòng)員的臉部形變,它對(duì)運(yùn)動(dòng)員臉部產(chǎn)生彈力 B.發(fā)生撞擊時(shí),足球的形變?cè)矫黠@說(shuō)明產(chǎn)生彈力越大 C.由于足球的形變,它對(duì)運(yùn)動(dòng)員臉部產(chǎn)生彈力 D.足球與運(yùn)動(dòng)員臉部之間產(chǎn)生彈力的前提是它們相互接觸 解析 運(yùn)動(dòng)員臉部形變,則運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球產(chǎn)生彈力,A錯(cuò)誤;發(fā)生撞擊時(shí),足

11、球的形變?cè)矫黠@說(shuō)明產(chǎn)生彈力越大,B正確;足球形變對(duì)運(yùn)動(dòng)員臉部產(chǎn)生彈力,C正確;彈力產(chǎn)生需直接接觸和發(fā)生彈性形變兩個(gè)條件,D正確。 答案 A 2.(2018·河北遵化一中月考)如圖2所示,為一輕質(zhì)彈簧的彈力大小和長(zhǎng)度的關(guān)系,根據(jù)圖象判斷,正確的結(jié)論是(  ) 圖2 A.彈簧的勁度系數(shù)為1 N/m B.彈簧的勁度系數(shù)為100 N/m C.彈簧的原長(zhǎng)為4 cm D.彈簧伸長(zhǎng)0.02 m時(shí),彈力的大小為4 N 解析 彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖象中,圖象的斜率表示勁度系數(shù),圖象與橫軸的交點(diǎn)(橫軸的截距)表示彈簧的原長(zhǎng)。k== N/m=100 N/m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;彈簧原長(zhǎng)為6 cm

12、,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;彈簧伸長(zhǎng)2 cm,即L=8 cm時(shí),彈力大小為2 N,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 B 3.如圖3所示,一位于水平面上的小車,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球。下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中,正確的是(  ) 圖3 A.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgsin θ,方向沿桿向上 B.小車靜止時(shí),F(xiàn)=mgcos θ,方向垂直于桿向上 C.小車向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F=mg,方向豎直向上 D.小車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),一定有F

13、g,方向豎直向上,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;小車向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),小球有向右的恒定加速度,根據(jù)牛頓第二定律知,mg和F的合力應(yīng)水平向右,如圖所示。由圖可知,F(xiàn)>mg,方向可能沿桿向上,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 C 4.如圖4所示,質(zhì)量均為m的物體A、B通過(guò)一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,開(kāi)始時(shí)B放在地面上,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)通過(guò)細(xì)繩將A加速向上拉起,當(dāng)B剛要離開(kāi)地面時(shí),A上升距離為L(zhǎng),假設(shè)彈簧一直在彈性限度范圍內(nèi),則(  ) 圖4 A.L= B.L= C.L< D.L> 解析 對(duì)于初態(tài),以A為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析可知彈簧處于壓縮狀態(tài),設(shè)壓縮量為x1,則kx1=mg,可求

14、得x1=,對(duì)于末態(tài)(B剛要離開(kāi)地面時(shí)),以B為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析可判斷彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),設(shè)伸長(zhǎng)量為x2,則kx2=mg,可得x2=,A上升的距離就是彈簧變長(zhǎng)的長(zhǎng)度,則L=x1+x2=,B正確。 答案 B  摩擦力的分析和計(jì)算 1.明晰“三個(gè)方向” 名稱 釋義 運(yùn)動(dòng)方向 一般指物體相對(duì)地面(以地面為參考系)的運(yùn)動(dòng)方向 相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向 指以其中一個(gè)物體為參考系,另一個(gè)物體相對(duì)參考系的運(yùn)動(dòng)方向 相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向 由兩物體間靜摩擦力的存在導(dǎo)致,能發(fā)生卻沒(méi)有發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向 2.靜摩擦力的有無(wú)及方向的判斷方法 (1)假設(shè)法 (2)狀態(tài)法 根據(jù)平衡條件、牛頓第

15、二定律,判斷靜摩擦力的方向。 (3)牛頓第三定律法 先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。 3.摩擦力的計(jì)算 (1)在確定摩擦力的大小之前,首先分析物體所處的狀態(tài),分清是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。 (2)滑動(dòng)摩擦力有具體的計(jì)算公式,而靜摩擦力要利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等計(jì)算。 (3)滑動(dòng)摩擦力的大小可以用F=μFN計(jì)算,也可以用平衡條件或牛頓第二定律計(jì)算。 4.計(jì)算摩擦力大小時(shí)的“三點(diǎn)注意” (1)公式F=μFN中的FN是兩個(gè)物體接觸面上的壓力,稱為正壓力(垂直于接觸面的力),性質(zhì)上屬于彈力,它不一定等于物體的

16、重力,許多情況下需結(jié)合物體的平衡條件等加以確定。 (2)滑動(dòng)摩擦力F的大小與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān),與接觸面積的大小無(wú)關(guān)。 (3)該公式適用于滑動(dòng)摩擦力大小的計(jì)算。求靜摩擦力的大小時(shí),該公式不成立。 【典例1】 如圖5所示,在水平桌面上有一向右運(yùn)動(dòng)的物體,其質(zhì)量為20 kg,與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1。物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,還受到一個(gè)方向水平向左的大小為10 N的拉力作用,則物體受到的滑動(dòng)摩擦力為(g=10 m/s2)(  ) 圖5 A.10 N,水平向右 B.10 N,水平向左 C.20 N,水平向右 D.20 N,水平向左 解析 題中物體與水平面間的摩擦力是滑動(dòng)

17、摩擦力,其方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,即水平向左,大小可根據(jù)Ff=μFN=μmg求解,代入數(shù)據(jù)得Ff=20 N,D正確。 答案 D 【典例2】 如圖6所示,物體A、B在力F作用下一起以相同速度沿F方向勻速運(yùn)動(dòng),關(guān)于物體A所受的摩擦力,下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖6 A.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力,且方向均與F相同 B.甲、乙兩圖中物體A均受摩擦力,且方向均與F相反 C.甲、乙兩圖中物體A均不受摩擦力 D.甲圖中物體A不受摩擦力,乙圖中物體A受摩擦力,方向和F相同 解析 用假設(shè)法分析:甲圖中,假設(shè)A受摩擦力,與A做勻速運(yùn)動(dòng)在水平方向合力為零不符,所以A不受摩擦力;乙圖中,假設(shè)A

18、不受摩擦力,A將相對(duì)B沿斜面向下運(yùn)動(dòng),則知A受沿F方向的摩擦力。選項(xiàng)D正確。 答案 D 1.如圖7所示,質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板ab上滑行,長(zhǎng)木板放在水平面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。若ab與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,木塊P與長(zhǎng)木板ab間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,則長(zhǎng)木板ab受到地面的摩擦力大小為(  ) 圖7 A.μ1Mg B.μ1(m+M)g C.μ2mg D.μ1Mg+μ2mg 解析 木塊P對(duì)長(zhǎng)木板的滑動(dòng)摩擦力大小為F=μ2mg,長(zhǎng)木板始終靜止,則地面對(duì)長(zhǎng)木板的靜摩擦力大小為F′=F=μ2mg,故選項(xiàng)C正確。 答案 C 2.用如圖8所示的方法可以測(cè)定木塊A

19、與長(zhǎng)木板B之間的滑動(dòng)摩擦力的大小。把木塊A放在長(zhǎng)木板B上,長(zhǎng)木板B放在光滑水平面上,在恒力F作用下,長(zhǎng)木板B在水平面上運(yùn)動(dòng),水平彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為FT。下列說(shuō)法中正確的是(  ) 圖8 A.木塊A受到的滑塊摩擦力的大小等于FT B.木塊A受到的滑動(dòng)摩擦力的大小等于F C.若長(zhǎng)木板B以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),木塊A受到的摩擦力的大小等于2FT D.若用2F的力作用在長(zhǎng)木板B上,木塊A受到的摩擦力的大小等于2F 解析 木塊A受到的摩擦力與長(zhǎng)木板B的受力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),只要木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài),長(zhǎng)木板B對(duì)木塊A的摩擦力都等于FT,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。 答案 A 3.(2

20、018·11月浙江選考)小明在觀察如圖9所示的沙子堆積時(shí),發(fā)現(xiàn)沙子會(huì)自然堆積成圓錐體,且在不斷堆積過(guò)程中,材料相同的沙子自然堆積成的圓錐體的最大底角都是相同的。小明測(cè)出這堆沙子的底部周長(zhǎng)為31.4 m,利用物理知識(shí)測(cè)得沙子之間的摩擦因數(shù)為0.5,估算出這堆沙的體積最接近(  ) 圖9 A.60 m3 B.200 m3 C.250 m3 D.500 m3 解析 沙堆的底部周長(zhǎng)為31.4 m,由l=2πR,可知底面半徑為R=5 m,由圖可知當(dāng)沙堆不能再堆高時(shí),即μ=tan θ=0.5,所以沙堆高h(yuǎn)=Rtan θ=2.5 m,故沙堆的的體積為V=πR2h=65.4 m3,

21、故選項(xiàng)A最接近。 答案 A 計(jì)算摩擦力時(shí)的三點(diǎn)注意 (1)首先分清摩擦力的性質(zhì),因?yàn)橹挥谢瑒?dòng)摩擦力才能利用公式F=μFN計(jì)算,靜摩擦力通常只能根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求解。 (2)公式F=μFN中,F(xiàn)N為兩接觸面間的正壓力,與物體的重力沒(méi)有必然聯(lián)系,不一定等于物體的重力。 (3)滑動(dòng)摩擦力的大小與物體速度的大小無(wú)關(guān),與接觸面積的大小也無(wú)關(guān)。  摩擦力的突變問(wèn)題 1.“靜—靜”突變 物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生變化時(shí),如果物體仍然保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生突變。 2.“靜—?jiǎng)印蓖蛔兓颉皠?dòng)—靜”突變 物體

22、在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)其他力變化時(shí),如果物體不能保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動(dòng)摩擦力。 3.“動(dòng)—?jiǎng)印蓖蛔? 某物體相對(duì)于另一物體滑動(dòng)的過(guò)程中,若突然相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向變了,則滑動(dòng)摩擦力方向發(fā)生“突變”。 【典例1】 如圖10所示,物體A靜止在粗糙水平面上,左邊用一輕質(zhì)彈簧和豎直墻相連,彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng)。現(xiàn)用從零開(kāi)始逐漸增大的水平力F向右拉A,直到A被拉動(dòng),在A被拉動(dòng)之前的過(guò)程中,彈簧對(duì)A的彈力F1的大小和地面對(duì)A的摩擦力Ff大小的變化情況是(  ) 圖10 A.F1減小 B.F1增大 C.Ff先減小后增大 D.Ff始終減小 審題關(guān)鍵點(diǎn)

23、?、貯靜止在粗糙水平面上。②彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng)。③從零開(kāi)始逐漸增大的水平力F向右拉A。④直到A被拉動(dòng)。 解析 在A被拉動(dòng)之前的過(guò)程中,彈簧仍處于原狀,因此彈力F1不變,靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度大于原長(zhǎng),則彈簧對(duì)A的拉力向左,由于水平面粗糙,因此物體受到水平向右的靜摩擦力Ff。當(dāng)再用一個(gè)從零開(kāi)始逐漸增大的水平力F向右拉A,直到把A拉動(dòng)前過(guò)程中,物體A受到的靜摩擦力Ff從向右變?yōu)樗较蜃?,所以Ff大小先減小后增大,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 答案 C 【典例2】 長(zhǎng)直木板的上表面的一端放有一鐵塊,木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng)(即木板與水平面的夾角α變大),另一端不動(dòng),如圖11所示。則鐵塊受到的摩擦

24、力Ff隨角度α的變化圖象可能正確的是下圖中的(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)(  ) 圖11 解析 設(shè)木板與水平面間的夾角增大到θ時(shí),鐵塊開(kāi)始滑動(dòng),顯然當(dāng)α<θ時(shí),鐵塊與木板相對(duì)靜止。由力的平衡條件可知,鐵塊受到的靜摩擦力的大小為Ff=mgsin α;當(dāng)α≥θ時(shí)鐵塊與木板間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,由滑動(dòng)摩擦力公式得,鐵塊受到的滑動(dòng)摩擦力為Ff=μmgcos α。通過(guò)上述分析知道:當(dāng)α<θ時(shí),靜摩擦力隨α角增大按正弦規(guī)律增大;當(dāng)α≥θ時(shí),滑動(dòng)摩擦力隨α角增大按余弦規(guī)律減小,所以正確選項(xiàng)為C。 答案 C 1.一木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F

25、2和摩擦力的作用,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖12所示,其中F1=10 N,F(xiàn)2=2 N,若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為(  ) 圖12 A.10 N,方向向左 B.6 N,方向向右 C.2 N,方向向右 D.0 解析 當(dāng)物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時(shí),由平衡條件可知物體所受的摩擦力的大小為8 N,方向向左??芍畲箪o摩擦力Ffmax≥8 N。當(dāng)撤去力F1后,F(xiàn)2=2 N<Ffmax,物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變,且與作用在物體上的F2等大反向,選項(xiàng)C正確。 答案 C 2.如圖13所示,斜面固定在地面上,傾角為

26、37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。質(zhì)量為1 kg 的滑塊以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足夠長(zhǎng),該滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8),則該滑塊所受摩擦力F隨時(shí)間變化的圖象是下圖中的(取初速度v0的方向?yàn)檎较?,g=10 m/s2)(  ) 圖13 解析 滑塊上升過(guò)程中受到滑動(dòng)摩擦力作用,由F=μFN和FN=mgcos θ聯(lián)立得F=6.4 N,方向?yàn)檠匦泵嫦蛳隆.?dāng)滑塊的速度減為零后,由于重力的分力mgsin θ<μmgcos θ,滑塊不動(dòng),滑塊受的摩擦力為靜摩擦力,由平衡條件得F=mgsin θ,代入可得F=6 N,方向?yàn)檠匦泵嫦蛏?,故選項(xiàng)B正確

27、。 答案 B 物理觀念——易錯(cuò)問(wèn)題:摩擦力方向的判定 摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向的三類關(guān)系 摩擦力的方向與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,但與物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向可能相同、可能相反、也可能不共線。 第一類:摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同 【例1】 如圖14所示,皮帶運(yùn)輸機(jī)將物體勻速地送往高處,下列結(jié)論正確的是(  ) 圖14 A.物體受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力作用 B.傳送的速度越大,物體受到的摩擦力越大 C.物體所受的摩擦力與傳送的速度無(wú)關(guān) D.物體受到的靜摩擦力為物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)上升的阻力 解析 物體隨皮帶運(yùn)輸機(jī)一起上升的過(guò)程中,物體具有相對(duì)于皮帶下滑的趨勢(shì),受到

28、沿皮帶向上的摩擦力作用,是使物體向上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,其大小等于物體重力沿皮帶向下的分力,與傳送帶的速度大小無(wú)關(guān),故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 答案 C 第二類:摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反 【例2】 (2017·全國(guó)卷Ⅱ,16)如圖15所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(  ) 圖15 A.2- B. C. D. 解析 當(dāng)F水平時(shí),根據(jù)平衡條件得F=μmg;當(dāng)保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角時(shí),由平衡條件得Fcos 60°=μ(mg-

29、Fsin 60°),聯(lián)立解得μ=,故選項(xiàng)C正確。 答案 C 第三類:摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向不共線 【例3】 如圖16,光滑斜面固定于水平面,滑塊A、B疊放后一起沖上斜面,且始終保持相對(duì)靜止,A上表面水平,則在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),B受力的示意圖為(  ) 圖16 解析 滑塊A、B一起沖上光滑斜面,以A、B為整體研究對(duì)象,加速度沿斜面向下,大小為a=gsin θ,整體向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向沿斜面向下,由于B的加速度方向沿斜面向下,根據(jù)牛頓第二定律知,B受到合力沿斜面向下,則B一定受到水平向左的摩擦力以及重力和支持力,故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。 答案 A 活頁(yè)作業(yè) (時(shí)

30、間:30分鐘) A組 基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 1.(2018·嘉興一中期中)體育課上一學(xué)生將足球踢向斜臺(tái),如圖1所示。下列關(guān)于斜臺(tái)給足球的彈力方向的說(shuō)法正確的是(  ) 圖1 A.沿v1的方向 B.先沿v1的方向后沿v2的方向 C.沿v2的方向 D.沿垂直于斜臺(tái)斜向左上方的方向 解析 支持力是彈力,方向總是垂直于接觸面,并指向被支持物,所以斜臺(tái)給籃球的彈力的方向?yàn)榇怪毙迸_(tái)向左上方方向。故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 答案 D 2.(2018·3月浙江嘉興市選考模擬)如圖2是某街舞愛(ài)好者在水平面上靜止倒立的情景,則此街舞愛(ài)好者(  ) 圖2 A.手掌所受支持力等于人的重力 B.手

31、掌所受靜摩擦力方向向左 C.手掌所受靜摩擦力方向向右 D.重心在腰部某處 解析 以人為研究對(duì)象,根據(jù)豎直方向受力平衡可得手掌所受支持力等于人的重力,故A正確;街舞愛(ài)好者在水平面上靜止,水平方向受力平衡,則街舞愛(ài)好者受到的靜摩擦力為零,故B、C錯(cuò)誤;街舞愛(ài)好者處于該狀態(tài)時(shí),重心一定不在腰部,可能在人體之外某處,故D錯(cuò)誤。 答案 A 3.玩具汽車停在模型橋面上,如圖3所示,下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖3 A.橋面受向下的彈力,是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變 B.汽車沒(méi)有發(fā)生形變,所以汽車不受彈力 C.汽車受向上的彈力,是因?yàn)闃蛄喊l(fā)生了彈性形變 D.汽車受向上的彈力,是因?yàn)槠嚢l(fā)生

32、了形變 解析 汽車與橋面相互擠壓都發(fā)生了形變,B錯(cuò)誤;由于橋面發(fā)生彈性形變,所以對(duì)汽車有向上的彈力,C正確,D錯(cuò)誤;由于汽車發(fā)生了形變,所以對(duì)橋面產(chǎn)生向下的壓力,A錯(cuò)誤。 答案 C 4.一根輕質(zhì)彈簧未懸掛重物時(shí),指針正對(duì)“0”刻度,在彈性限度內(nèi),當(dāng)掛上40 N重物時(shí),指針指在“10”刻度,要使指針正對(duì)“5”刻度(如圖4所示),應(yīng)掛重物的重力(  ) 圖4 A.10 N B.20 N C.30 N D.40 N 解析 據(jù)題,當(dāng)掛上40 N重物時(shí),彈簧的彈力為F1=40 N,彈簧伸長(zhǎng)為x1=10l0。指針正對(duì)刻度“5”時(shí),彈簧伸長(zhǎng)為x2=5l0,根據(jù)胡克定律F=kx得

33、F1∶F2=x1∶x2 代入解得F2=20 N,即所掛重物的重力為20 N。 答案 B 5.在如圖5所示的甲、乙、丙三種情況中,砝碼的質(zhì)量均為M,不計(jì)一切摩擦和彈簧秤的重力,則三個(gè)彈簧秤的示數(shù)T1、T2、T3的關(guān)系是(  ) 圖5 A.T1=T2=T3 B.T1=T3<T2 C.T1<T2<T3 D.T1=T2<3 解析 三幅圖中分別對(duì)物體進(jìn)行受力分析,物體受重力和繩子的拉力,繩子的拉力等于彈簧的拉力,所以彈簧秤示數(shù)都等于物體的重力,故T1=T2=T3,選項(xiàng)A正確。 答案 A 6.如圖6所示,為小孩用水平力推箱子的三種情況:甲圖中小孩用80 N的力沒(méi)能推動(dòng)箱子,

34、乙圖中小孩用100 N的力恰好推動(dòng)箱子,丙圖中小孩用120 N力推動(dòng)箱子向前移動(dòng),已知箱子重200 N,箱子與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.45,則(  ) 圖6 A.甲圖中箱子所受摩擦力為0 N B.箱子所受到的最大靜摩擦力為100 N C.丙圖中箱子所受摩擦力為120 N D.丙圖中箱子所受摩擦力為100 N 解析 甲圖中,推力與靜摩擦力平衡,所以f1=80 N,A錯(cuò)誤;乙圖中,恰好推動(dòng)箱子的水平推力等于最大靜摩擦力f2,所以f2=100 N,故B正確;丙圖中摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)f3=μFN=0.45×200 N=90 N,C、D錯(cuò)誤。 答案 B 7.(2018·效實(shí)中學(xué)

35、期末)如圖7是在購(gòu)物商場(chǎng)里常見(jiàn)的電梯,圖甲為階梯電梯,圖乙為斜面電梯,設(shè)兩電梯中各站一個(gè)質(zhì)量相同的乘客隨電梯勻速上行,則兩乘客受到電梯的(  ) 圖7 A.摩擦力的方向相同 B.支持力的大小相同 C.支持力的方向相同 D.作用力的大小與方向相同 解析 甲為階梯電梯,受力分析可知,乘客受重力與支持力,兩者平衡,不受摩擦力作用,圖乙為斜面電梯,受力分析可知,乘客受重力,垂直于斜面的支持力與沿斜面向上的靜摩擦力,根據(jù)力的合成可知,支持力與摩擦力的合力與重力平衡,因此,它們的支持力和摩擦力不同,作用力的大小和方向均相同,D正確。 答案 D 8.在半球形光滑碗內(nèi)斜擱一根筷子,

36、如圖8所示,筷子與碗的接觸點(diǎn)分別為A、B,則碗對(duì)筷子A、B兩點(diǎn)處的作用力方向分別為(  ) 圖8 A.均豎直向上 B.均指向球心O C.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處豎直向上 D.A點(diǎn)處指向球心O,B點(diǎn)處垂直于筷子斜向上 解析 碗對(duì)筷子A、B兩點(diǎn)處的作用力屬于彈力,而彈力的方向總是垂直于接觸面,因而尋找接觸面便成為確定彈力方向的關(guān)鍵。在A點(diǎn)處,當(dāng)筷子滑動(dòng)時(shí),筷子與碗的接觸點(diǎn)在碗的內(nèi)表面(半球面)上滑動(dòng),所以在A點(diǎn)處的接觸面是球面在該點(diǎn)的切面,此處的彈力與切面垂直,即指向球心O。在B點(diǎn)處,當(dāng)筷子滑動(dòng)時(shí),筷子與碗的接觸點(diǎn)在筷子的下表面上滑動(dòng),所以在B點(diǎn)處的接觸面與筷子平行,此處的彈力垂直

37、于筷子斜向上。故選項(xiàng)D正確。 答案 D 9.一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖9所示。下列表述正確的是(  ) 圖9 A.a的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng) B.a的勁度系數(shù)比b的大 C.a的勁度系數(shù)比b的小 D.測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比 解析 由胡克定律知F=k(l-l0),其中k為勁度系數(shù),在F-l圖象上為直線的斜率。由圖象知ka>kb,即a的勁度系數(shù)比b的大,B正確,C錯(cuò)誤;a、b兩圖線與l軸的交點(diǎn)為彈簧的原長(zhǎng),則a、b的原長(zhǎng)分別為l1和l2,從圖象看出l1

38、不是正比關(guān)系,故D錯(cuò)誤。 答案 B B組 能力提升 10.如圖10所示,楔形物塊a固定在水平地面上,在其斜面上靜止著小物塊b。現(xiàn)用大小一定的力F分別沿不同方向作用在小物塊b上,小物塊b仍保持靜止,如下圖所示,則a、b之間的靜摩擦力一定增大的是(  ) 圖10 解析 未加力F前對(duì)b進(jìn)行受力分析可知,b受沿斜面向上的靜摩擦力。A中加力F后,靜摩擦力一定增大,A正確;B、C中加力F后,靜摩擦力可能減小,B、C錯(cuò)誤;D中加力F后,靜摩擦力不變,D錯(cuò)誤。 答案 A 11.如圖11所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙的傳送帶上,物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)傳送帶分別以v1

39、、v2的速度做逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)(v1

40、托盤的總質(zhì)量為0.6 kg,彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2 N,若輕輕取走盤中的部分砝碼,使砝碼和托盤的總質(zhì)量減少到0.3 kg時(shí),將會(huì)出現(xiàn)的情況是(g取10 N/kg,不計(jì)滑輪摩擦)(  ) 圖12 A.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)將變小 B.A仍靜止不動(dòng) C.A對(duì)桌面的摩擦力不變 D.A對(duì)桌面的摩擦力將變大 解析 當(dāng)砝碼和托盤的總質(zhì)量m1=0.6 kg時(shí),A處于靜止?fàn)顟B(tài),A所受摩擦力為Ff1=m1g-F1=4 N,方向向左,則最大靜摩擦力Fmax≥4 N,當(dāng)m1減小到0.3 kg時(shí),m2g-F1=1 N<Fmax,故A仍靜止不動(dòng),彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)不變,A對(duì)桌面的摩擦力為1 N,方向向左,B正確。

41、 答案 B 13.如圖13所示,水平地面上質(zhì)量為m的物體,在推力F作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,木塊受到的摩擦力為(  ) 圖13 A.0.8F B.0.6F C.μ(mg-0.6F) D.μmg 解析 物體在合外力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以物體受力平衡。在水平方向上,F(xiàn)水平方向的分力等于物體所受摩擦力,有f=Fcos 37°=0.8F;在豎直方向,地面對(duì)物體的支持力等于F豎直方向的分力與重力的合力,有FN=mg+Fsin 37°,則滑動(dòng)摩擦力f=μFN=μ(mg+0.6F)。

42、 答案 A 14.如圖14所示,當(dāng)車廂向右加速行駛時(shí),一質(zhì)量為m的物塊緊貼在車廂壁上,相對(duì)于車廂壁靜止,隨車一起運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖14 A.在豎直方向上,車廂壁對(duì)物塊的摩擦力與物塊的重力平衡 B.在水平方向上,車廂壁對(duì)物塊的彈力與物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)平衡力 C.若車廂的加速度變小,車廂壁對(duì)物塊的彈力不變 D.若車廂的加速度變大,車廂壁對(duì)物塊的摩擦力也變大 解析 對(duì)物塊m受力分析如圖所示。由牛頓第二定律,在豎直方向:Ff=mg;水平方向:FN=ma,所以選項(xiàng)A正確,C、D錯(cuò)誤;車廂壁對(duì)物塊的彈力和物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)相互作用力,故B錯(cuò)誤。 答案 A 21

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