3.1 重力与弹力 同步练习-高中物理人教版必修第一册

重力弹力摩擦力一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1.如图1所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙，底部有一阀门，打开阀门让细沙慢慢流出的过程中，球壳与细沙的共同重心将会(  )图1A．一直下降    B．一直不变C．先下降后上升D．先上升后下降解析：在装满细沙时，球壳和细沙的共同重心在球心．随着细沙的流出，球壳的重心不变，但是细沙的重心在下降，二者的共同重心在球心下方；当细沙流完时，重心又回到了球心．可见重心应是先下降后上升，故C正确．答案：C2.如图2所示，物块M在静止的传送带上以速度v匀速下滑时，传送带突然启动，方向如图中箭头所示，若传送带的速度大小也为v，则传送带启动后(  )图2A．M静止在传送带上B．M可能沿斜面向上运动C．M受到的摩擦力不变D．M下滑的速度不变解析：本题考查的知识点为滑动摩擦力，由M匀速下滑可知其处于平衡状态，受重力、滑动摩擦力、支持力，传送带启动以后对M受力没有影响，自然也不会影响其运动状态，故C、D正确．答案：CD3．一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，此时斜面体不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推此物体，使物体加速下滑，则斜面体受地面的摩擦力(  )A．大小为零B．方向水平向前C．方向水平向后D．无法判断大小和方向解析：由于两个过程中斜面体受到物体的作用力没有变化，所以地面对斜面体的摩擦力不变，仍为零，A项正确．答案：A 4.用手握住一个油瓶并保持静止(油瓶始终处于竖直方向，如图3所示)，下列说法中正确的是(  )A．当瓶中油的质量增大时，手握瓶的力必须增大图3B．手握得越紧，油瓶受到的摩擦力越大C．不论手握得多紧，油瓶受到的摩擦力总是一定的D．摩擦力等于油瓶与油的总重力解析：因为油瓶处于平衡状态，故摩擦力与油和瓶的总重力大小相等，又因为是静摩擦力，根据其特点，大小与压力无关，故C、D正确，B错误．而最大静摩擦力Ffmax与正压力有关．在压力一定的情况下，最大静摩擦力一定．若平衡时，静摩擦力未达到最大值，当适当增加油的质量时，若G≤Ffmax，不增加压力仍可平衡，A错．答案：CD5.(2010·合肥模拟)如图4所示，放在水平桌面上的木块A处于静止状态，所挂的砝码和托盘的总质量为0.6kg，弹簧测力计读数为2N，滑轮摩擦不计．若轻轻取走盘中的部分砝码，使总质量减少到0.3kg时，图4将会出现的情况是(g＝10m/s2)(  )A．弹簧测力计的读数将变小B．A仍静止不动C．A对桌面的摩擦力不变D．A所受的合力将要变大解析：当砝码和托盘的总质量为m1＝0.6kg时，F＋Ff＝m1g＝6N，Ff＝4N，可知A与桌面的最大静摩擦力至少为4N，当砝码和托盘总质量为m2＝0.3kg时，设A仍不动，有F不变，F＋Ff′＝m2g，Ff′＝1N＜4N，故假设成立，A仍静止不动，A所受的合力仍为零，A对桌面的摩擦力减为1N，弹簧测力计的示数不变，故只有B正确．答案：B6．如图5所示，轻质弹簧的劲度系数为k，小球重G，平衡时小球在A处，今用力F压小球至B处，使弹簧缩短x，则此时弹簧的弹力为(  ) 图5A．kxB．kx＋GC．G－kxD．以上都不对解析：设球在A处时弹簧已压缩了Δx，球平衡时弹力FA＝G＝kΔx，球在B处时，弹簧又压缩x，球再达平衡时弹力FB＝k(Δx＋x)＝G＋kx.故选项B是正确的，注意：此题易选错为A项，原因是x并非球在B处时弹簧的形变量，即非弹簧压缩后与原长的差值．答案：B7.如图6所示，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和Q的两段绳都是水平的．已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦图6因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计．若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为(  )A．4μmgB．3μmgC．2μmgD．μmg解析：本题考查物体的受力分析及物体的平衡．因为P、Q都做匀速运动，因此可用整体法和隔离法求解．隔离Q进行分析，Q在水平方向受绳向左的拉力FT和向右的摩擦力Ff1＝μmg，因此FT＝μmg.对整体进行分析，整体受绳向左的拉力2FT，地面对整体的向左的摩擦力Ff2＝2μmg，向右的外力F，由平衡条件得：F＝2FT＋Ff2＝4μmg.答案：A8．如图7甲所示，A、B两物体叠放在光滑水平面上，对B物体施加一水平变力F，F－t关系图象如图7乙所示．两物体在变力F作用下由静止开始运动，且始终相对静止，则(  ) 图7A．t时刻，两物体之间的摩擦力最大B．t时刻，两物体的速度方向开始改变C．t～2t时间内，两物体之间的摩擦力逐渐增大D．0～2t时间内，物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同解析：t时刻F＝0，A、B的加速度为零，因此两物体速度方向不变，且A、B间的摩擦力为零，可见选项A、B错．t～2t时间内，A、B系统的加速度逐渐增大，以A为研究对象，A受到的摩擦力应逐渐增大；A的加速度由其受到的摩擦力提供，因此A受到摩擦力与A、B加速度同向，即与F同向，可见选项C、D正确．答案：CD9．(2010·郑州模拟)如图8所示，重80N的物体A放在倾角为30°的粗糙斜面上，有一根原长为10cm，劲度系数为1000N/m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体A后，弹簧长度缩短为8cm，现图8用一测力计沿斜面向上拉物体，若滑块与斜面间最大静摩擦力为25N，当弹簧的长度仍为8cm时，测力计读数可能为(  )A．10NB．20NC．40ND．60N解析：设物体与斜面的静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件得：F＋Ff＋kx＝mgsin30°.可得：F＋Ff＝20N，F由0逐渐增大．Ff逐渐减小，当Ff＝0时，F为20N；故A、B均可能；当Ff沿斜面向下时，F＋kx＝Ff＋mgsin30°.有：F＝Ff＋20N，随F增大，Ff也逐渐增大，直到Ff＝25N，此时F＝45N，当F＞45N，滑块就沿斜面滑动，故测力计的读数不可能为60N.答案：ABC10.如图9所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的弹力 F的判断中，正确的是(  )A．小车静止时，F＝mgcosθ，方向沿杆向上图9B．小车静止时，F＝mgcosθ，方向垂直杆向上C．小车向右以加速度a运动时，一定有F＝mg/sinθD．小车向右以加速度a运动时，F＝，方向斜向右上方，与竖直方向夹角满足tanα＝解析：小车静止时，球处于平衡状态，由物体的平衡条件知F＝mg，故A、B项都错误．小车向右以加速度a运动时，设小球受杆的弹力方向与竖直方向的夹角为α.如图所示，根据牛顿第二定律有：Fsinα＝ma，Fcosα＝mg，解得：tanα＝a/g，F＝，故C项错误，D正确．答案：D二、非选择题(本大题共2个小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)如图10所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2(μ1＞μ2)．当它们从静止开始沿斜面图10滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为多少？解析：先取PQ为一整体，受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：(M＋m)gsinθ－FfQ＝(M＋m)aFfQ＝μ2FNFN＝(m＋M)gcosθ以上三式联立可得a＝gsinθ－μ2gcosθ再隔离P物体，设P受到的静摩擦力为FfP，方向沿斜面向上，对P再应用牛顿第二定律得：mgsinθ－FfP＝ma可得出FfP＝μ2mgcosθ.答案：μ2mgcosθ12．(15分)(2010·苏州模拟)如图11所示，在倾角为θ的光滑斜面上，劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧沿斜面悬挂 着，两弹簧之间有一质量为m1的重物，图11最下端挂一质量为m2的重物，现用力F沿斜面向上缓慢推动m2，当两弹簧的总长等于两弹簧原长之和时，试求：(1)m1、m2各上移的距离．(2)推力F的大小．解析：(1)没加推力时：k2x2＝m2gsinθk2x2＋m1gsinθ＝k1x1加上推力后，当两弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时，k1的伸长量与k2的压缩量均为x，对m1分析受力可得：k1x＋k2x＝m1gsinθ所以：m1上移的距离d1＝x1－x＝－m2上移的距离d2＝x2＋x＋d1＝x2＋x1＝＋(2)分析m2的受力情况，有：F＝m2gsinθ＋k2x＝m2gsinθ＋.答案：(1)－＋(2)m2gsinθ＋