1.如图所示,一个大人(甲)跟一个小孩(乙)站在水平地面上手拉手比力气,结果大人把小孩拉过来了.对这个过程中作用于双方的力的关系,正确的说法是( )
A.大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B.大人与小孩间的拉力是一对作用力、反作用力
C.大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等
D.只有在大人把小孩拉动的过程中,大人的力才比小孩的力大,在可能出现的短暂相持过程中,两人的拉力一样大
解析:选BC.作用力与反作用力总是大小相等.大人与小孩手拉手比力气时,无论是在相持阶段还是小孩被大人拉过来的过程中,大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小总是相等的,所以B、C项正确,故选B、C项.
2.对于牛顿第三定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.当作用力产生后,再产生反作用力;当作用力消失后,反作用力才慢慢消失
B.弹力和摩擦力都有反作用力,而重力无反作用力
C.甲物体对乙物体的作用力是弹力,乙物体对甲物体的作用力可以是摩擦力
D.作用力和反作用力,这两个力在任何情况下都不会平衡
解析:选D.根据牛顿第三定律知,两个物体之间的相互作用力,大小相等,方向相反,性质相同,同时产生,同时消失,故可判定A、B、C错误,D正确.
3.下列说法正确的是( )
A.有的物体只对别的物体施力而本身不受力
B.牛顿第三定律对各种性质的力都适用
C.当相互作用的两个物体做加速运动时,牛顿第三定律不适用
D.当相互作用的两个物体没有直接接触时,牛顿第三定律也适用
解析:选BD.力是物体间的相互作用,物体施力的同时也一定受到受力物体给它的力的作用,故A错.牛顿第三定律适用于任何性质的力,且不论物体是否直接接触以及与物体的运动状态无关,故B正确、C错、D正确.
4.在天花板上用悬绳吊一重为G的电扇,电风扇静止时受几个力作用,如图所示,这些力的反作用力是哪些力?这些力的平衡力是哪些力?如果电扇在匀速转动呢?当电扇转动与静止时相比较,对天花板的拉力是变大还是变小?为什么?
解析:对静止的电风扇受力分析如图甲所示,电风扇受两个力:重力G、悬绳拉力F.根据牛顿第三定律可知,重力的施力物体是地球,那么G的反作用力就是电风扇对地球的吸引力;F的施力物体是悬绳,F的反作用力是电风扇对悬绳的拉力.电风扇受到的重力G和悬绳的拉力F正好是一对平衡力.
对匀速转动的电风扇受力分析如图乙所示,电风扇受三个力作用:重力G、悬绳的拉力F1及空气向上的作用力F2.根据牛顿第三定律,重力的施力物体是地球,那么重力G的反作用力就是电风扇对地球的吸引力;F1的施力物体是悬绳,所以F1的反作用力是电风扇对悬绳的拉力;F2的施力物体是空气,所以F2的反作用力是电风扇对空气向下的作用力.
电风扇受到的重力G与绳的拉力F1和空气的作用力F2的合力是一对平衡力.
当电风扇静止时,悬绳的拉力F与重力G平衡,即F=G;当电风扇转动时,扇叶向下推压空气,而空气向上产生一个对扇叶的反作用力F2,此时悬绳中的拉力为F1,则F1+F2=G,即F1答案:电风扇受两个力:重力G、悬绳拉力F.根据牛顿第三定律可知,重力的施力物体是地球,那么G的反作用力就是电风扇对地球的吸引力;F的施力物体是悬绳,F的反作用力是电风扇对悬绳的拉力.电风扇受到的重力G和悬绳的拉力F正好是一对平衡力;电风扇转动时对天花板的拉力变小.
一、选择题
1.下列叙述中正确的是( )
A.作用力与反作用力一定是同种性质的力
B.作用力与反作用力总是同时产生,同时消失
C.作用力与反作用力有时可以是平衡力
D.作用力与反作用力方向一定是相同的
解析:选AB.据作用力与反作用力的同性质和同时性可知,作用力与反作用力的性质一定相同,且同时产生,同时消失,A、B正确;作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在两个物体上,故它们不可能是平衡力,C、D错误.
2.下列各对力中是相互作用力的是( )
A.电灯拉悬绳的力和悬绳对电灯的拉力
B.悬绳对电灯的拉力和电灯的重力
C.悬绳拉天花板的力和电灯拉悬绳的力
D.悬绳拉天花板的力和电灯的重力
解析:选A.一对作用力和反作用力只涉及两个物体,作用在两个物体上.重力是地球对物体的作用力,故A正确.
3.关于作用力和反作用力,下列说法中正确的是( )
A.物体发生作用时,先有作用力,后产生反作用力
B.作用力与反作用力大小相等、方向相反
C.作用力与反作用力的作用效果相互抵消
D.作用力与反作用力性质相同
解析:选BD.作用力与反作用力同时产生、性质相同、大小相等、方向相反,但作用在不同物体上,效果不能相互抵消.
4.(2012·衡水高一检测)甲、乙两人发生争执,甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤.法院判决甲应支付乙的医药费.甲辩解说:“我打乙一拳,根据作用力与反作用力相等,乙对我也有相同大小的作用力,所以乙并没有吃亏.”那么这一事件判决的依据是( )
A.甲打乙的力大于乙对甲的作用力,故判决甲支付乙的医药费
B.甲打乙的力等于乙对甲的力,但甲的拳能承受的力大于乙的胸能承受的力,乙受伤而甲未受伤,甲主动打乙,故判决甲支付乙的医药费
C.甲打乙的力大于乙对甲的力,甲的拳和乙的胸受伤害程度不相同,甲轻而乙重,故判决甲支付乙的医药费
D.由于是甲用拳打乙的胸,甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力,故判断甲支持乙的医药费
解析:选B.甲打乙的力与乙对甲的力是一对作用力和反作用力,乙之所以受伤,是因为甲的拳能承受的力大于乙的胸能承受的力,所以B项正确.
5.“嫦娥二号”探月卫星在西昌卫星发射中心成功发射.如图是利用计算机记录的卫星发射时,火箭对卫星的作用力和所受到的反作用力变化图线,根据图线可以得出的结论是( )
A.作用力大时,反作用力小
B.作用力和反作用力的方向总是相反的
C.作用力和反作用力是作用在同一个物体上的
D.牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用
解析:选B.图像中的两条图线对应的纵横坐标大小相等、符号相反,故A、D错误,B正确;作用力与反作用力作用在两个相互作用的物体上,C错误.
6.搭载着“嫦娥”二号卫星的“长征”三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射,标志着我国的航天技术又向前迈进了一步.关于卫星与火箭上天的情形,下列叙述中正确的是( )
A.火箭尾部向外喷气,喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力,从而让火箭获得了向上的推力
B.火箭尾部喷出气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力使火箭获得飞行的动力
C.火箭飞出大气层后,由于没有了空气,火箭虽然向后喷气,但也无法获得前进的动力
D.飞船进入运动轨道之后,与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力
解析:选AD.火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体.火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即为火箭上升的推动力.此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的,因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关,故B、C选项错误,A选项正确;火箭运载卫星进入轨道后,飞船与地球之间依然存在相互吸引力,即地球吸引飞船,飞船吸引地球,这就是一对作用力与反作用力,故D选项正确.
7.(2012·渭南高一检测)如图所示,运动员站在跳板上,图中F1表示跳板受到的弹力,F2表示运动员受到的弹力,则( )
A.F1和F2是一对平衡力
B.先有力F1,后有力F2
C.F1的施力物体是运动员
D.F2的施力物体是跳板
解析:选CD.F1和F2是作用在运动员和跳板之间的一对相互作用力,不是一对平衡力,选项A错误;作用力和反作用力同时产生、同时变化,选项B错误;F1是运动员对跳板的压力,施力物体是运动员,选项C正确;F2是跳板对运动员的弹力,施力物体是跳板,选项D正确.
8.如图所示,两个小球A和B,中间用弹簧连接,并用细线悬于天花板下,下面四对力中属于平衡力的是( )
A.绳对A的拉力和弹簧对A的拉力
B.弹簧对A的拉力和弹簧对B的拉力
C.弹簧对B的拉力和B对弹簧的拉力
D.B所受的重力和弹簧对B的拉力
解析:选D.平衡力必须是作用在同一物体上的一对力,并且物体在这一对力的作用下处于平衡状态,选项B、C中涉及的一对力不是作用在同一物体上,一定不是平衡力.A的受力情况如图甲所示.A在3个力的作用下处于平衡状态,所以绳对A的力和弹簧对A的力不是一对平衡力.B的受力情况如图乙所示,可见B所受的重力和弹簧对B的拉力是一对平衡力.
9.如图所示,用质量不计的轻细绳L1和L2将A、B两重物悬挂起来,下列说法中正确的是( )
A.L1对A的拉力和L2对A的拉力是一对平衡力
B.L2对A的拉力和L2对B的拉力是一对作用力和反作用力
C.L1对A的拉力和A对L1的拉力是一对平衡力
D.L2对B的拉力和B对L2的拉力是一对作用力和反作用力
解析:选D.物体A受自身重力、L1对A的拉力和L2对A的拉力,故L1对A的拉力与L2对A的拉力不是一对平衡力,A错误;L2对A的拉力与L2对B的拉力是三个物体间的作用力,不是作用力和反作用力,B错误;L1对A的拉力与A对L1的拉力是一对作用力和反作用力,C错误;L2对B的拉力与B对L2的拉力是一对作用力和反作用力,D正确.
10.甲、乙两物体相互靠着放在光滑水平桌面上,分别受到水平推力F1和F2作用,如图所示,两物体都保持静止.设甲对乙的压力为F3,乙对甲的压力为F4,则( )
A.F2和F3是一对作用力和反作用力
B.F1和F2是一对平衡力
C.F1和F4是一对作用力和反作用力
D.F3和F4是一对作用力和反作用力
解析:选BD.F1和F2、F1和F4、F2和F3均为平衡力,F3和F4是一对作用力与反作用力.
二、非选择题
11.指出下列实例中的作用力和反作用力
(1)轮船的螺旋桨.______________________________________________________________.
(2)螺旋桨飞机._________________________________________________________________.
(3)游泳._____________________________________________________________________.
解析:(1)桨对水向后的作用力和水对桨向前的作用力
(2)桨对空气向下的作用力和空气对桨向上的作用力
(3)人对水向后的作用力和水对人向前的作用力
答案:见解析
12.如图是通过牵引法治疗骨折病人腿部的示意图,如果重物的质量是2 kg,那么脚给绷带的力是多少?
解析:由牛顿第三定律知,脚给绷带的力和绷带给脚的力是作用力与反作用力的关系,所以两力大小相等.绷带给脚的力大小等于牵引物体的重力,即F=mg=19.6 N.
答案:19.6 N
1.区别作用力、反作用力和平衡力的三种方法
(1)一对作用力和反作用力与一对平衡力最直观的区别就是:看作用点,二力平衡时此两力作用点一定是在同一物体上;作用力和反作用力的作用点一定是分别在两个物体上.
(2)两个力是否是“作用力和反作用力”最直观的判别方法是:看它们是不是因相互作用而产生的.如放在地面上的物体受到重力和支持力,由于重力不是因支持才产生的,因此,这一对力不是作用力和反作用力.
(3)看涉及的物体个数:一对作用力和反作用力只涉及两个相互作用的物体;一对平衡力要涉及两个施力物体和一个受力物体,共有三个物体.
2.对于牛顿第三定律可作以下几方面的加深理解
(1)同时性:物体之间的作用力与反作用力,总是同时产生、同时消失、同时变化、瞬时对应的.没有先后主次之差别,只有成对出现、形影相随之特点.
(2)等值性:物体之间的作用力与反作用力总是大小相等.即便是“以卵击石”和“苹果落地”,也是“卵与石”“苹果与地球”之间的相互作用力,大小总是相等的.
(3)共线性:物体之间的作用力与反作用力永远在一条直线上,但方向相反.
(4)异体性:物体之间的作用力与反作用力分别作用在两个相互作用的物体上,作用点不在同一物体上,不能合成、不能抵消.在牛顿第三定律内容中(教材)唯一没有叙述的就是“作用力与反作用力的作用点分别在两个不同的物体上”,而这一点要特别重视.
(5)同性质:物体之间的作用力与反作用力一定是一对性质相同的力.作用力是弹力则反作用力也一定是弹力;作用力是摩擦力则反作用力也一定是摩擦力;作用力是引力则反作用力也一定是引力.
1.关于弹力产生的条件,下列说法正确的是( )
A.只要两个物体接触就一定产生弹力
B.只要两个物体发生形变就一定有弹力产生
C.只要两个物体相互吸引就一定有弹力产生
D.只有发生弹性形变的物体才能够产生弹力
解析:选D.此题根据弹力的产生条件,接触和弹性形变缺一不可.A、C都只有弹力产生条件的一个方面,而B只说“相互吸引”,只能证明有力存在,不一定是弹力,故选D.
2.关于弹力,下列说法中正确的是( )
A.形变量微小时,弹力很小
B.形变量越大,弹力就越大,弹力大小总是与形变量成正比的
C.放在水平桌面上的书对桌面的压力就是物体所受的重力
D.通常所说的压力、支持力和绳的拉力都是弹力
解析:选D.形变有微小形变和明显形变,对同一弹性体来说,弹力与形变量成正比,并不是对所有物体,A错,B错.压力和重力的受力物体不相同,不是同一个力,C错.压力、拉力、支持力在性质上都属于弹力,D对.
3.如图所示为P物体对Q物体的压力的示意图,正确的是( )
解析:选A.P物体对Q物体的压力应作用在Q物体上且力的方向应垂直于接触面并指向Q物体,故B、C、D均是错误的.
4.一根轻弹簧,其弹力F的大小与长度x的关系如图中的线段a和b所示,求:
(1)弹簧原长为多少?
(2)弹簧的劲度系数为多大?
(3)弹簧长度为6 cm时,弹力大小为多少?
解析:由题图可知,a段表示弹簧被压缩,b段表示弹簧被拉伸.
(1)弹力为零时,对应弹簧长度x0=12 cm,即为原长.
(2)对b段,根据胡克定律知,劲度系数
k== N/m=2500 N/m.
(3)当弹簧长度为6 cm时,根据胡克定律知,弹簧弹力F=kx′=2500×(12-6)×10-2 N=150 N.
答案:(1)12 cm (2)2500 N/m (3)150 N
一、选择题
1.(2012·广安高一检测)关于弹性形变,下列说法中正确的是( )
A.物体形状的改变叫做弹性形变
B.物体由于被拉伸或被压缩而发生的形状改变叫弹性形变
C.物体在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫弹性形变
D.物体发生弯曲或扭转的形变必定不是弹性形变
解析:选C.只有能恢复原状的形变才叫弹性形变,A错C对;是否为弹性形变与形变的形式无关,B、D错.
2.下列说法正确的是( )
A.木块放在桌面上受向上的弹力,是由于木块发生微小形变而产生的
B.用一细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的弹力,是由于木头发生形变而产生的
C.绳对物体的拉力方向总是沿绳方向的,但可以不指向绳收缩方向
D.挂在电线下的电灯受到向上的拉力,是因为电线发生微小形变而产生的
解析:选D.受力物体受到的弹力是由于施力物体的形变而产生的,绳对物体的拉力一定沿绳的方向.
3.关于弹力产生的条件,下列说法正确的是( )
A.相互接触的物体间一定有弹力
B.发生形变的物体一定对与之接触的物体产生弹力作用
C.先有弹性形变,后有弹力
D.不接触的两物体之间不可能发生弹力作用
解析:选D.弹力产生的条件有两个:一是相互接触,二是发生弹性形变,且力与弹性形变同时存在.同时,弹力作用在使之发生形变的物体上.故只有D正确.
4.关于胡克定律,下列说法中正确的是( )
A.由F=kx可知,弹力F的大小与弹簧的长度成正比
B.由k=可知,弹簧的劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的长度改变量x成反比
C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的,与弹力F和弹簧形变量x的大小无关
D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小
解析:选CD.对于确定的弹簧而言,在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x成正比,A错误;弹簧的劲度系数k由弹簧本身的因素决定,与弹力F的大小和形变量x的大小无关,k在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小,B错误,C、D正确.
5.(2012·上海高一检测)如图所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连,当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像(如图乙),则下列判断正确的是( )
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200 N/m
D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变
解析:选BCD.弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即F=kx,或ΔF=kΔx,故A错误,B正确,弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,由图像得k== N/m=200 N/m,且当力反向时,k不变,C、D正确.
6.在图中,A、B两球间一定有弹力作用的是(物体均静止)( )
解析:选B.在具体判断有没有弹力时,我们用假设法进行判断.在A图中,若拿去A球,则B球静止不动,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力.在B图中,若拿去A球,则B球将向左运动,故A、B间存在相互挤压,即A、B间存在弹力.在C图中,若拿去A球,则B球静止,故A、B间没有挤压,即A、B间没有弹力,在D图中不能判断A、B间有没有弹力.因此选B.
7.(2012·漳州高一检测)在半球形光滑容器内放置一细杆m,细杆与容器的接触点分别为A、B两点,如图所示,容器上A、B两点对细杆m的作用力的方向分别为( )
A.均竖直向上
B.均指向球心
C.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力竖直向上
D.A点处的弹力指向球心O,B点处的弹力垂直于细杆向上
解析:选D.支持力、压力的方向垂直于接触面或其切面.在A点,细杆的端点跟球面接触,弹力的方向垂直于该处球面的切面,指向球心;在B点,容器的边缘跟细杆的侧面接触,该处的支持力应垂直于细杆向上,D正确,A、B、C错误.
8.如图所示,质量为m的杆AB,A端用细绳悬挂,B端搁放在地面上,下列有关A、B两端点所受弹力方向的说法中正确的是( )
A.A端弹力沿绳AC指向C点
B.B端弹力平行于AB斜向下
C.B端弹力竖直向下
D.B端弹力平行于AB斜向上
解析:选A.A端受绳的拉力,沿绳,A对,B端受地面的弹力,与地面垂直向上.B、C、D错.
9.如图所示,三个质量和形状都相同的光滑圆柱体放在两墙之间,它们的重心位置不同,分别用1、2、3标出,O点为圆柱截面的圆心,则下列关于弹力的示意图正确的是( )
解析:选AB.支持力的方向一定与接触面垂直(本题为沿半径方向)、指向被支持的物体,与重心的位置无关.
10.一轻弹簧原长为10 cm,在它的下端挂一个重为4 N的物体时,弹簧的长度为12 cm,若在它的下端挂一个重为8 N的物体时,弹簧的长度应为( )
A.24 cm B.20 cm
C.15 cm D.14 cm
解析:选D.弹簧的原长l0=10 cm.当弹簧下端挂重物而静止时,弹簧的弹力等于重物的重力.当挂4 N重物时,弹簧的弹力F1=4 N,弹簧的长度l1=12 cm,则形变量x1=l1-l0=2 cm;当挂8 N重物时,F2=8 N,设弹簧的长度为l2,则x2=l2-l0.由胡克定律F=kx可知,=,即=,得=,解得l2=14 cm.
二、非选择题
11.(2012·烟台高一检测)某同学用如图所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验,他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:(重力加速度g=9.8 m/s2)
砝码质量
m/×102g
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
标尺刻度
x/×10-2m
15.00
18.94
22.82
26.78
30.66
34.60
42.00
54.50
(1)根据所测数据,在如图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在______N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,这种规格的弹簧劲度系数为________N/m.
解析:(1)从表中所给的数据中计算出弹簧伸长与砝码质量的对应数值,在坐标图上描出各点,用平滑的曲线连接各点,如图所示,注意不要画成折线.
(2)符合胡克定律的部分是图线的直线部分,直线在质量为500 g处结束,所对应的弹力等于砝码的重力.
F=mg=4.9 N,故在0~4.9 N范围内满足胡克定律.4.9 N时对应的弹簧长为0.346 m,由胡克定律F=kx得
k== N/m=25.0 N/m.
答案:(1)见解析图 (2)0~4.9 25.0
12.量得一只弹簧测力计3 N和5 N两刻度线之间的距离为2.5 cm,求:
(1)这只弹簧测力计的3 N刻线与零刻线之间的距离;
(2)这只弹簧测力计所用弹簧的劲度系数.
解析:弹簧测力计的刻度值应与该刻线到零刻线的距离成正比.
(1)设3 N、5 N刻线到零刻线的距离分别为x1、x2,弹簧劲度系数设为k,
由胡克定律F=kx得 =①
又x2-x1=2.5 cm②
由①②两式,解得
x1=3.75 cm,x2=6.25 cm,
所以3 N刻线与零刻线距离为3.75 cm.
(2)由F1=kx1可得
k== N/m=80 N/m.
答案:(1)3.75 cm (2)80 N/m
1.力作用在物体上不一定发生形变
力的作用效果有两个,一是使物体改变运动状态,二是使物体发生形变,两个效果不一定同时出现.例如,拉力作用在弹簧上,弹簧可伸长;重力作用在物体上,物体在空中可加速下落.所以,力作用在物体上不一定使物体发生形变,但物体受力作用后仍处于静止时,一定要发生形变.
2.弹力和弹性形变的关系
(1)物体的弹性形变和弹力具有同时性
发生形变与产生弹力没有先后,应该是同时的,虽然弹力是一种被动力,弹力的产生是以发生形变为前提的,但在时序上,两者是同时产生的.
(2)弹力是由施力物体的形变引起
例如,如图所示,放在水平桌面上的书与桌面相互挤压,书和桌面都发生微小的形变,书发生形变,它对桌面产生向下的弹力F1,桌面发生形变,它对书产生向上的弹力F2.
1.关于摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.作用在运动物体上的摩擦力一定是滑动摩擦力
B.两个物体相互挤压且发生相对运动,相对速度越小,摩擦力也越小
C.两个没有相对运动的物体之间也可能有摩擦力
D.由公式μ=可知,动摩擦因数与滑动摩擦力成正比,与压力成反比
解析:选C.根据摩擦力产生的条件可知,若运动的两物体没有相对运动,只有相对运动趋势,那么它们之间的摩擦力就是静摩擦力,故A错;滑动摩擦力只跟动摩擦因数μ和正压力N有关,与物体的运动速度无关,故B错;两物体没有相对运动,若有相对运动的趋势,物体间可能有静摩擦力,故C正确;动摩擦因数μ只与接触面的材料以及粗糙程度有关,与滑动摩擦力的大小以及正压力无关,故D错.
2.如图所示,物块一定受到摩擦力的有( )
A.甲中物体沿粗糙竖直面下滑
B.乙中物体沿光滑斜面向上滑动
C.丙中A随B一起向右匀速运动(只研究物块A)
D.丁中物体在斜面上静止不动
解析:选D.A项中无弹力,B项中斜面光滑,C项中A相对于B无相对运动的趋势,D项中物体与斜面间有弹力且有沿斜面下滑的趋势,有摩擦力,故只有D项正确.
3.(2012·厦门高一检测)如图所示,将棱长分别为a、2a、3a的同一个长方体木块分别以不同的方式放置在桌面上,长方体木块的各个表面粗糙程度相同.若用弹簧测力计牵引木块做匀速直线运动,示数分别为F1、F2、F3,则F1、F2、F3之比为( )
A.1∶1∶1 B.2∶3∶6
C.6∶3∶2 D.以上都不对
解析:选A.滑动摩擦力的大小与接触面上的压力成正比,与接触面积的大小无关,因此尽管三种情况下的接触面积不同,但木块对桌面的压力是相同的,又由于动摩擦因数相同,所以三种情况下木块受到的滑动摩擦力大小相同,所以保持木块匀速运动的弹簧测力计的拉力大小相等.选项A正确.
4.如图所示,用水平力F将一个木块压在竖直墙壁上,已知木块重G=6 N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25.问:
(1)当F=25 N时,木块没有动,木块受到的摩擦力为多大?
(2)当F增大为30 N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?
(3)当F=10 N时木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?
(4)当F=6 N时,木块受到的摩擦力又为多大?
解析:(1)对木块进行受力分析,木块没动,说明木块处于平衡状态,根据二力平衡条件知,木块受的静摩擦力一定和重力大小相等,方向相反,f1=6 N.
(2)当F增大为30 N时,木块与墙面之间仍然是静摩擦力,这个力与重力相平衡,因此f2=6 N.
(3)当F=10 N时,木块沿墙面下滑,此时木块和墙面之间是滑动摩擦力,因此
f3=μN=0.25×10 N=2.5 N.
(4)当F=6 N时,木块与墙面之间仍是滑动摩擦力
f4=μN=0.25×6 N=1.5 N.
答案:(1)6 N (2)6 N (3)2.5 N (4)1.5 N
一、选择题
1.(2012·太原高一检测)以下说法正确的是( )
A.摩擦力可以是动力也可以是阻力
B.由公式μ=f/N可以看出,μ与f成正比,与N成反比
C.滑动摩擦力的方向与物体运动方向可能相同
D.摩擦力方向不可能与运动方向在同一直线上
解析:选AC.摩擦力的方向与运动方向可以相同也可以相反,摩擦力可以是动力也可以是阻力,故A正确,C正确.μ与接触面的粗糙程度及物体的材料有关,与f和N无关,B错.摩擦力的方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反,与运动方向无关,故D错误.
2.下列有关滑动摩擦力的说法正确的有( )
A.相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力
B.两物体间有滑动摩擦力,则其间必有弹力
C.两物体间有弹力,则其间必有滑动摩擦力
D.两物体间无弹力,但有相对运动,则其间必无滑动摩擦力
解析:选BD.产生滑动摩擦力的条件:①两个物体直接接触并且要发生挤压(即两物体间要产生弹力);②接触面必须粗糙;③接触面上,两物体要发生相对运动.A项中物体间并不一定存在弹力,故A项错.有摩擦力必定有弹力,B项正确.两物体间有弹力,假如没有发生相对运动,物体间也就不会存在滑动摩擦力,故C项错.两物体间无弹力,它们之间就不可能存在滑动摩擦力,故D项正确.
3.下列关于静摩擦力的说法,正确的是( )
A.两个相对静止的物体间一定有静摩擦力作用,并且受静摩擦力作用的物体一定静止
B.静摩擦力方向总与物体的运动趋势方向相反
C.静摩擦力的大小可以用公式f=μN直接计算
D.在压力一定的条件下静摩擦力的大小是可以变化的,但有一个限度
解析:选D.静摩擦力存在于相对静止的物体间,但两个相对静止的物体间不一定有静摩擦力作用,A错误;静摩擦力的方向总与物体的相对运动趋势方向相反,B错误;静摩擦力的大小不可用f=μN直接计算,但最大静摩擦力可以用f=μN计算,C错误;在压力一定的情况下,静摩擦力的大小可以随其他力而变化,但最大值一般认为fm=μN,故C错,D正确.
4.(2012·济南高一检测)用手握住一个油瓶(瓶始终处于竖直方向),如图所示,下列说法正确的是( )
A.瓶中油越多,手必须握得越紧
B.手握得越紧,油瓶受到的摩擦力越大
C.不管手握得有多紧,油瓶受到的摩擦力总是一定的
D.以上说法都正确
解析:选AC.用手握住油瓶,油瓶不掉落下来,表明手对油瓶竖直向上的静摩擦力跟油瓶受到的重力平衡——静摩擦力的大小由瓶的重力大小决定.油瓶变重,它受到的静摩擦力必须随之增大,手握得紧一点,相应最大静摩擦力值也就大一些,才能保证油瓶不会掉落下来;如果手握得不够紧,压力不够大,最大静摩擦力小于油瓶的重力,油瓶就会掉下来.所以选项A正确.手握得越紧,手与瓶之间的压力越大,保证了油瓶所受静摩擦力的大小始终等于油瓶的重力大小,可见,选项B错误,C正确;显然D也不正确.
5.如图所示,在水平放置的传输带上放有一物体,当皮带不动时,要使物体向右匀速运动,作用在物体上的水平拉力为F1;当皮带向左匀速运动时,仍要使物体向右匀速运动,作用在物体上的水平拉力为F2,则( )
A.F1C.F1>F2 D.以上三种情况都有可能
解析:选B.两种情况下,物体相对于传输带均向右匀速运动,物体均受到传输带施给的向左的滑动摩擦力,大小均为f=μmg,根据二力平衡的条件可知,F1=F2=f=μmg.
6.(2012·渭南高一检测)在探究摩擦力的实验中,用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块,小木块的运动状态和弹簧测力计的读数如表所示(每次实验时,木块与桌面的接触面相同),则由表分析可知( )
实验次数
小木块的运动状态
弹簧测力计读数(N)
1
静止
0.3
2
静止
0.5
3
直线加速
0.6
4
匀速直线
0.4
5
直线减速
0.2
A.木块受到的最大摩擦力为0.6 N
B.木块受到的最大静摩擦力可能为0.5 N
C.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的
D.在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小各不相同
解析:选BC.由表中所给的运动状态可知,在这五次实验中,有三次小木块受滑动摩擦力,它们的大小是相同的,C对,D错;物块静止时,实验中的最大力为0.5 N,则最大静摩擦力应大于等于0.5 N,A错,B对.
7.如图所示,质量为10 kg的物块静止放在水平面上,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,现用水平向右的力F推物块(取g=10 m/s2).下列说法正确的是( )
A.若F=3 N,物块仍静止,物块所受摩擦力等于3 N,方向水平向左
B.若F=15 N,物块仍静止,物块所受摩擦力等于15 N,方向水平向右
C.若F=15 N,物块仍静止,物块所受摩擦力等于15 N,方向水平向左
D.若F=30 N,物块运动,物块所受摩擦力等于20 N,方向水平向左
解析:选ACD.由题意知最大静摩擦力fmax=μmg=0.2×10×10 N=20 N,当F<20 N时,物块受静摩擦力作用且f=F,方向水平向左,A、C正确,B错误;当F>20 N时,物块受滑动摩擦力f=20 N,方向水平向左,D正确.
8.如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力的作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N,F2=2 N.若撤去力F1,则木块在水平方向受到的摩擦力为( )
A.8 N,方向向右 B.6 N,方向向右
C.2 N,方向向右 D.0
解析:选C.未撤去F1前,木块静止,说明木块所受的静摩擦力大小f静=F1-F2=8 N,方向向左.也说明了最大静摩擦力f静max≥8 N.当撤去F1后,在力F2作用下木块有向左运动的趋势,地面给木块的静摩擦力方向变为向右,大小为f静=F2=2 N,小于最大静摩擦力,故木块仍保持静止,因而正确选项为C.
9.如图所示,两个长方体A、B叠放在水平地面上,现同时用F1=3 N和F2=4 N的水平拉力拉A、B,A、B均静止.若B对A的静摩擦力为f1,地面对B的静摩擦力为f2,则( )
A.f1=0 B.f1=3 N
C.f2=4 N D.f2=7 N
解析:选BD.先对A进行受力分析,竖直方向受到重力和支持力作用而保持平衡,在水平方向上,受到水平向右的力F1的作用,有向右的运动趋势,由于A保持静止,可知,A必受到B对A的一个水平向左的静摩擦力的作用,根据二力平衡得,A受到的静摩擦力f1的大小等于A受到水平向右的力F1的大小,B正确.再对B分析,在水平方向上,B除受到水平向右的力F2的作用外,还受到A对B的一个水平向右的静摩擦力f1′的作用,因此B有向右的运动趋势.根据B保持静止,B受到地面的静摩擦力f2的大小与B受到的力F2和静摩擦力f1′的大小之和相等,即f2=F2+f1′=4 N+3 N=7 N.
10.如图所示,P是主动轮,通过皮带带动从动轮Q转动,A和B、C和D分别是皮带和皮带轮边缘相互接触的点.如果皮带不打滑,则( )
A.A和B、C和D处于相对静止状态
B.B点相对A点运动趋势的方向与B点运动方向相反
C.D点受到摩擦力的方向与D点的运动方向相同
D.A点受到摩擦力的方向与A点的运动方向相同
解析:选ACD.题中给出皮带不打滑的意思就是A与B、C与D处于相对静止状态.由于P是主动轮,皮带要靠P提供的摩擦力带动,所以主动轮给皮带的摩擦力是动力,而主动轮P受到皮带给它的摩擦力是阻力;从动轮Q是靠皮带提供的静摩擦力而转动的,从动轮Q受到皮带的静摩擦力是动力,而皮带受到从动轮的静摩擦力是阻力.作为动力的静摩擦力方向与物体的运动方向相同,而与相对运动趋势方向相反;而作为阻力的静摩擦力方向与物体的运动方向和相对运动趋势方向均相反.所以选项A、C、D正确.
二、非选择题
11.(2012·山东潍坊月考)重为400 N的木箱放在水平地面上,木箱与地面间的最大静摩擦力是120 N,动摩擦因数是0.25.如果分别用70 N和150 N的水平力推木箱,求木箱受到的摩擦力分别是多少?
解析:用70 N的水平力推木箱,木箱不动,由二力平衡知木箱受到70 N的静摩擦力.
用150 N的水平力推木箱时,木箱运动,由f=μN知滑动摩擦力f=μN=μG=0.25×400 N=100 N.
答案:70 N 100 N
12.(2012·洛阳高一检测)书桌和书柜分别重500 N和1500 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数相同,小明用一根轻弹簧沿水平方向匀速拉动书桌,轻弹簧被拉长了5 cm,弹簧的劲度系数为4000 N/m,如图所示.求:
(1)书桌与地面间的动摩擦因数是多少?
(2)若小明用同样的力去拉书柜,能拉动吗?为什么?
解析:(1)弹力F=kx=4000×0.05 N=200 N
因匀速拉动书桌,书桌所受合外力为零,书桌受到的滑动摩擦力:f1=F=200 N
支持力:N1=G1=500 N
根据f1=μN1可得:
动摩擦因数:μ===0.4.
(2)不能拉动.
因为要拉动书柜所需的水平拉力至少为:
F2=f2=μN2=0.4×1500 N=600 N>200 N.
答案:(1)0.4 (2)不能拉动 原因见解析
1.静摩擦力和滑动摩擦力中的“静”和“动”都是相对的,指的是接触物体之间的相对静止和相对运动,而不是物体相对于地面的静止和运动.不能绝对地说“静止的物体受到的摩擦力必定是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必定是滑动摩擦力”.
(1)有静摩擦力作用的两物体是“相对”静止的,即这两个物体互为参考系时是静止的,而以其他物体为参考系时并不一定静止,所以一个物体受到静摩擦力作用时并不一定静止,也有可能是运动的.比如斜向上的传送带向上传送货物时货物受到传送带对它斜向上的静摩擦力,正是这个静摩擦力使得货物随传送带一起向上运动,这个力对货物来说是动力.
(2)存在滑动摩擦力作用的两个物体间有“相对”运动,但并不意味着这两个物体相对于其他物体都是运动的,所以受到滑动摩擦力作用的物体不一定运动.譬如擦黑板时静止的黑板受到的是板擦对它的滑动摩擦力.
2.摩擦力的作用效果
摩擦力阻碍的是接触物体之间的相对运动或相对运动趋势,而不是阻碍物体的运动.摩擦力可以是阻力也可以是动力.人走路时脚相对于地面有向后运动的趋势,地面给人一个向前的静摩擦力,这里人受到的静摩擦力对人来说是动力.再比如货物冲上静止的平板小车,使得小车也动起来了,这里平板车受到的滑动摩擦力对小车来说是动力,因此,无论是静摩擦力还是滑动摩擦力都可以充当动力.切忌错误地认为“摩擦力总是阻力,总是阻碍物体的运动”这一观点.
3.摩擦力的方向
摩擦力的方向与相对运动或相对运动趋势的方向相反,而不是与运动方向相反,摩擦力还可以与物体的运动方向成一定角度.比如行驶的车厢后壁上爬着一只壁虎,它受到向上的静摩擦力以阻止它下滑,但它相对地的运动方向是水平向前的,因此摩擦力的方向可以和运动方向成一定角度,不一定与运动方向在一条直线上,但一定与相对运动或相对运动趋势的方向在一条直线上,且方向相反.
1.物体放在水平桌面上静止时,下列说法正确的是( )
A.物体受的重力与桌面对物体的支持力相同
B.支持力和重力的受力物体相同
C.物体所受重力的方向竖直向下
D.如果考虑空气浮力作用,重力将变小
解析:选BC.重力和支持力的施力物体不同,是不同的两个力,但都作用在同一个物体上,受力物体相同,选项A错误,B正确;重力的方向始终竖直向下,大小与受不受其他力无关,选项C正确,D错误.
2.如图所示,木块在斜向上的推力F的作用下静止在墙上,木块受力的个数可能是( )
A.3个 B.4个
C.5个 D.6个
解析:选AB.木块可能有向上运动的趋势.可能有向下运动的趋势,也可能没有运动的趋势,故木块可能受3个力,也可能受4个力.
3.物体b在水平推力F作用下,将物体a挤在竖直s墙壁上,如图所示,a、b处于静止状态,关于a、b两物体的受力情况,下列说法正确的是( )
A.a受到两个摩擦力的作用
B.a共受到四个力的作用
C.b共受到三个力的作用
D.a受到墙壁摩擦力的大小不随F的增大而增大
解析:选AD.以整体为研究对象,如图甲所示,物体受到重力、水平推力F、墙对物体水平向右的弹力N1、墙壁对物体的摩擦力f1.由于物体处于平衡状态,所以摩擦力f1=Gab不随着F的增大而增大,D正确;隔离b为研究对象,如图乙所示,b受到重力Gb、水平推力F、a对b水平向右的弹力N2、a对b向上的摩擦力f2,共四个力的作用,C错误;再隔离a,如图丙所示,a受重力Ga、水平方向上的两个弹力N1和N2′,b对a向下的摩擦力f2′,墙壁对a向上的摩擦力f1,共五个力的作用,故A正确,B错误.
4.画出图甲中物体A、乙中汽车、丙中结点A的受力图.
甲 乙 丙
答案:如图所示
一、选择题
1.(2012·郑州高一质检)下列关于重力和重心的说法,正确的是( )
A.只有静止的物体才受到重力作用
B.重力就是地球对物体的吸引力
C.重心就是物体上最重的一点
D.重心是物体的各部分所受重力的等效作用点
解析:选D.重力是由于地球的吸引而产生的,与物体所处的状态是无关的,但又不能将重力与物体所受的地球引力相混淆,重力只是地球对物体的吸引力的一个分力而已;重心是从重力作用效果来定义的,它是物体的各部分所受重力的等效作用点,不能理解为是最重的点.故选项D正确.
2.如图所示,一个球形物体O静止在光滑的水平地面上,并与竖直墙相接触,A、B两点是球与墙和地面的接触点,则下列说法正确的是( )
A.物体受三个力,重力、B点的支持力、A点的弹力
B.物体受两个力,重力、B点的支持力
C.物体受三个力,重力、B点的支持力、地面的弹力
D.物体受三个力,重力、B点的支持力、物体对地面的压力
解析:选B.若没有墙壁,物体仍将静止,所以墙壁对物体没有弹力作用.
3.如图所示,给物体m一个初速度后,物体沿粗糙斜面向上滑动.在向上滑动的过程中,关于物体m受到的力,下列说法正确的是( )
A.受重力、沿斜面向上的冲力、斜面的支持力
B.受重力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力
C.受重力、斜面的支持力、沿斜面向下的滑动摩擦力
D.受重力、斜面的支持力、沿斜面向上的冲力、沿斜面向下的滑动摩擦力、沿斜面向下的下滑力
解析:选C.有质量的物体必定受到重力的作用,物体在重力作用下要压紧斜面,故斜面和物体之间必定产生弹力作用,斜面不光滑,所以物体还受到斜面对它的滑动摩擦力的作用.物体沿斜面向上运动时不受向上的冲力作用,因为找不到冲力的施力物体,同理,也找不到下滑力的施力物体,故下滑力不存在.
4.在斜面上放一物体静止不动,该物体受重力G、弹力N和静摩擦力f的作用,该物体的受力正确的是( )
解析:选D.分清研究对象和物体所受各力特点是正确进行受力分析的关键.选取斜面上的物体为研究对象,物体所受重力方向竖直向下;弹力方向垂直接触面——斜面,指向被支持的物体——斜面上的物体;物体静止在斜面上,相对斜面有向下的运动趋势,摩擦力的方向和接触面相切,沿斜面向上.
5.(2012·厦门一中高一检测)如图所示,物体在水平传送带上随传送带一起(即相对传送带静止)向右运动,则( )
A.传送带匀速运动时,物体受水平向右摩擦力作用
B.传送带加速运动时,物体受水平向左摩擦力作用
C.传送带减速运动时,物体受水平向右摩擦力作用
D.以上三种情况都不对
解析:选D.传送带匀速运动时,物体相对传送带无相对滑动趋势,物体所受摩擦力为零,传送带加速向右运动时,物体相对传送带有向左的运动趋势,受向右的摩擦力作用,传送带减速向右运动时,物体相对传送带有向右的运动趋势,受到向左的摩擦力作用,因此,A、B、C均错误,D项正确.
6.(2012·浙江温州月考)如图所示,一物体在水平力F1=12 N、F2=4 N的作用下静止于水平地面上,则该物体所受力的个数为( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:选D.物体受到重力,支持力,水平力F1、F2和向左的静摩擦力5个力的作用.
7.如图所示,放在水平桌面上的物体,受到一个水平拉力而处于静止状态,则( )
A.物体受到三个力的作用,其中有一对平衡力
B.物体受到三个力的作用,其中有一对作用力与反作用力
C.物体受到四个力的作用,其中有两对平衡力
D.物体受到四个力的作用,其中有两对作用力与反作用力
解析:选C.对物体受力分析如图所示,物体处于静止状态,故有两对平衡力,C选项正确.
8.如图所示,A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上,A、B间接触面光滑.在水平力F作用下两物体一起加速运动,物体A恰好不离开地面,则物体A的受力个数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析:选A.物体A恰好不离开地面,则物体A对地面没有压力,因此物体A和地面之间没有摩擦力.物体A受到重力、推力、B对A的弹力共三个力作用.
9.如图所示,在两块相同的竖直木板之间,有质量均为m的4块相同的砖,用两个大小都为F的水平力压木板,使四块砖都悬在空中静止不动,则第二块砖对第三块砖的摩擦力大小为( )
A.0 B.mg
C.2mg D.mg/2
解析:选A.
将四块砖作为一个整体,由于均处于静止状态,受力平衡,受力分析如图甲所示,结合对称性得f1=f4=2mg,方向竖直向上.再用隔离法将3和4作为研究对象,受力分析如图乙所示,可见3和4所受重力的合力与f4已经平衡,所以竖直方向不再受其他外力,即2和3之间没有摩擦力,选项A正确.
二、非选择题
10.如图所示,三个木块A、B、C在水平外力F的作用下,一起在水平面上向右匀速运动,则木块A受到________个力作用;木块B受到________个力作用;木块C受到________个力作用.
解析:此题应采用隔离法,只分析物体受到的力,不分析物体施给其他物体的力,注意不要漏了力.
答案:4 2 6
11.如图所示,重力为G的长木板AB,A端靠在光滑墙壁上,长木板AB上又放置一木块m,整个系统处于静止状态,请画出长木板AB的受力示意图.
解析:(1)明确研究的对象是长木板AB,把长木板AB从图中隔离出来,受力分析如图所示.
(2)画出长木板AB的重力示意图G.
(3)环绕AB一周,找出其他物体与AB的接触处:长木板与墙在A处相接触、与地面在B处相接触、与物体m在C处相接触,一共有三处与外界接触.
(4)在A处,由于墙面是光滑的,那么长木板AB在A处只受水平向右的(支持力)弹力N1;在B处,受地面竖直向上的弹力N2(支持力);长木板AB有向右滑动的趋势,所以地面给长木板B端一个水平向左的静摩擦力f1;在C处,m对长木板有一个垂直木板表面向下的弹力N3(压力),又因为m静止在长木板AB上,木块m要受到长木板AB沿斜面向上的静摩擦力作用,所以木板受到m施加沿斜面向下的静摩擦力f2.
答案:见解析
12.画出图中物体A受力示意图,并写出力的名称及施力物体.
解析:(a)A受重力G、推力F、支持力N,墙壁对A向左的弹力F′.施力物体分别是地球、推A的物体、水平接触面、竖直接触面.
(b)A受竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力N、沿斜面向下的滑动摩擦力f.施力物体分别是地球、斜面、斜面.
(c)A受重力G、支持力N、滑动摩擦力f.施力物体分别是地球、水平面、水平面.
(d)A受重力G、拉力T、弹力N、施力物体分别是地球、绳子、竖直接触面.
答案:见解析
1.判断物体受力与否的依据
判据
思路
条件判据
不同性质的力的产生条件是不同的,在判断物体是否受到某种性质的力时,最基本的判断是依据这种力的产生条件进行的,也就是说:这种力的产生条件如得到满足,则物体必受这种力的作用,否则,物体就不会受这种力的作用(同学们要熟悉重力、弹力、摩擦力,以后还要掌握电场力、洛伦兹力以及安培力的产生条件及其大小、方向的确定)
效果判据
有时候依据力的产生条件是否被满足是很难判断物体受力情况的,比如,静摩擦力产生条件中的所谓“相对运动趋势”就很微妙,在具体的问题中有时就很难说清物体间到底有没有相对运动趋势,到底有什么样的相对运动趋势.这种情况下往往需要根据力的作用效果(力能使受力物体形状发生变化;力能使受力物体的运动状态发生变化)来判断物体是否受到某个力的作用
特征判据
在有些受力情况较为复杂的情况下,如根据力的产生条件和力的作用效果都很难判断物体的受力情况时,我们还可以根据力的基本特征(力的作用总是相互的),从研究对象是否施出某种力来间接地判断物体是否受到某种力的作用.
2.受力分析的原则
原则
思路
例证
每个力都能找到施力物体
一个力有受力物体,就一定存在这个力的施力物体.掌握了这个原则,就可以避免多画力.找不到施力物体的力是不存在的
抛出去的篮球在空中受到几个力的作用?
在分析时,同学们往往认为在空中飞行的篮球除受到重力外,还受到一个“推力”,但我们不禁要问,这个“推力”的施力物体是谁?这个施力物体是无法找到的
物体的受力情况必须与物体的运动状态相符合
力是物体运动状态改变的原因,掌握了这个原则,不但可以检查出多画的力,也可以检查出少画的力
如图甲,A、B叠放在光滑的水平面上,B受到一个外力F作用后A、B整体做匀加速运动,A、B保持相对静止,分析物体A的受力情况.
同学们往往只考虑A受到重力GA和B对A的支持力N,而漏画了B对A的静摩擦力f.因为A、B整体在外力F作用下做匀加速运动,而A物体做水平方向的匀加速运动是什么力作用的结果?这水平力只能是B对A的静摩擦力f(如图乙)
(时间:90分钟,满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是( )
A.极限法 B.放大法
C.控制变量法 D.等效替代法
解析:选B.题图甲是利用光的多次反射将微小形变放大,题图乙是利用细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,B正确.
2.如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是( )
A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上
B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下
C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上
D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下
解析:选C.球A受重力竖直向下,与竖直挡板和斜面都有挤压.斜面给它一个支持力,垂直斜面向上;挡板给它一个压力,水平向右,故选项C正确.
3.已知一些材料间的动摩擦因数如表所示:
材料
木-金属
木-木
木-冰
钢-钢
动摩擦因数
0.20
0.30
0.03
0.25
质量为1.5 kg的物块放置于某材料制作的水平面上,现用弹簧测力计沿水平方向匀速拉此物块,读得弹簧测力计的示数为3 N,则两接触面的材料可能是(g取10 m/s2)( )
A.木-金属 B.木-木
C.钢-钢 D.木-冰
解析:选A.f=μN得μ===0.2,所以接触面为木-金属,故A正确.
4.如图所示,物体在水平向左的拉力F1和水平向右的拉力F2作用下,静止于水平地面上.物体所受摩擦力f的大小和方向为( )
A.F1>F2时,f=F1-F2,水平向右
B.F1C.F2=F1时,f=0
D.根据摩擦力计算公式可知,f为定值μmg
解析:选AC.物体在F1和F2作用下静止在水平面上,若F1=F2,则所受摩擦力f=0,C正确.若F1>F2,则所受摩擦力f=F1-F2,方向向右,A正确.若F15.如图所示,皮带运输机可以把物体匀速送往高处,如果物体始终相对皮带静止,在这种情况下物体受到的静摩擦力的方向( )
A.一定沿皮带向上
B.一定沿皮带向下
C.可能沿皮带向下,也可能沿皮带向上
D.可能没有摩擦力
解析:选A.如果皮带光滑,则物体会沿皮带下滑,则静止时物体相对于皮带有下滑的趋势,故物体受的静摩擦力方向一定沿皮带向上.
6.下列说法中正确的是( )
A.当作用力产生后,再产生反作用力;当作用力消失后,反作用力才慢慢消失
B.弹力和摩擦力都有反作用力,而重力无反作用力
C.甲物体对乙物体的作用力是弹力,乙物体对甲物体的反作用力可以是摩擦力
D.作用力和反作用力,这两个力在任何情况下都不会平衡
解析:选D.根据牛顿第三定律知,两个物体之间的相互作用力,大小相等、方向相反、性质相同、同时产生、同时消失,故可判定A、B、C错误,D正确.
7.刘翔在110 m跨栏比赛中加速奔跑,他和地球间的相互作用力和反作用力共有( )
A.一对 B.二对
C.三对 D.四对
解析:选C.刘翔在奔跑时受到三个力的作用,即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力.力的作用总是相互的,这三个力的反作用力分别是刘翔对地球的吸引力、刘翔对地面的压力和刘翔对地面的摩擦力,所以刘翔和地球间有三对作用力和反作用力,故C选项正确.
8.如图所示,轻弹簧的两端各受10 N的拉力F的作用,弹簧平衡时伸长了5 cm(在弹性限度内);那么下列说法中正确的是( )
A.该弹簧的劲度系数k为400 N/m
B.该弹簧的劲度系数k为200 N/m
C.根据公式k=,弹簧的劲度系数k会随着弹簧弹力F的增大而增大
D.弹簧的劲度系数k不会随弹簧弹力F的增大而增大
解析:选BD.弹簧中产生的拉力等于F,即10 N,由胡克定律F=kx,得k== N/m=200 N/m;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力大小无关.
9.在水平桌面上叠放着木块P和Q,用水平力F推Q,使P、Q两木块一起沿水平桌面匀速滑动,如图所示,以下说法中正确的是( )
A.P受三个力,Q受六个力
B.P受四个力,Q受六个力
C.P受两个力,Q受五个力
D.以上选项均不正确
解析:选C.分析木块P受竖直方向的重力G和支持力N的作用;木块Q受重力G′、地面的支持力N′、P木块的压力N″、水平推力F和地面对木块Q的摩擦力f五个力的作用.
10.如图所示,A为长木板,在水平面上以速度v1向右运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右运动.下列判断正确的是( )
A.若是v1=v2,A、B之间无滑动摩擦力
B.若是v1>v2,A受到了B所施加的向左的滑动摩擦力
C.若是v1D.若是v1>v2,B受到了A所施加的向左的滑动摩擦力
解析:选AB.当v1=v2时,A、B之间无相对运动,它们之间肯定没有滑动摩擦力;当v1>v2时,以B为参考系,A向右运动,它受到B施加的向左的滑动摩擦力,B则受到A施加的向右的滑动摩擦力;当v1<v2时,以A为参考系,B向右运动,B受到A施加的向左的滑动摩擦力,A则受到B施加的向右的滑动摩擦力.因此,只有A、B选项正确.
二、填空题(本题共2小题,共12分.按题目要求作答)
11.(4分)某同学用如图所示的装置测量放在粗糙水平桌面上的长金属板B与铁块A间的动摩擦因数.已知A和B、B和桌面间的动摩擦因数相同,铁块A的质量m=1 kg,金属板B的质量m′=0.5 kg,用水平力F向左拉金属板B,使其相对于A向左匀速运动,稳定时弹簧测力计示数如图所示.则弹簧测力计示数为________,A、B间的动摩擦因数μ=________.(取g=10 m/s2)
解析:弹簧测力计示数为2.5 N;A处于静止,则A受的滑动摩擦力等于测力计的读数,即fA=2.5 N,则A、B间的动摩擦因数μ===0.25.
答案:2.5 N 0.25
12.(8分)如图所示是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图:
(1)写出图线代表的函数______(x用m作单位);
(2)弹簧的劲度系数为________N/m;
(3)当弹簧受F2=700 N的拉力作用时,弹簧伸长量为x2=__________cm.
解析:(1)因为图线是一条直线,因此F与x成正比,由图像求得斜率k=2000 N/m,所以图线代表的函数为F=2×103x.
(2)图线的斜率表示弹簧的劲度系数,即k=2000 N/m.
(3)由胡克定律可得x2== m=0.35 m=35 cm.
答案:(1)F=2×103x (2)2000 (3)35
三、计算题(本题共4小题,共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)在东北的冬季伐木工作中,伐下的木料常装在雪橇上,马拉着雪橇在冰道上滑行,将木料运出.一个有钢制滑板的雪橇,连同木料的总重力为4.9×104 N,它与冰面之间的动摩擦因数为0.02,在水平的冰道上,马要在水平方向上用多大的力,才能拉着雪橇匀速前进?
解析:雪橇在水平方向受到两个力的作用:马对雪橇的拉力F和冰道对雪橇的滑动摩擦力f,在这两个力的作用下,雪橇匀速运动,故F=f①(2分)
f=μN ②(2分)
N=G ③(2分)
由①②③得:F=μG=980 N.(4分)
答案:980 N
14.(12分)一根轻质弹簧,当它受到10 N的拉力时长度为12 cm,当它受到25 N的拉力时长度为15 cm.问弹簧不受力时的自然长度为多长?该弹簧的劲度系数为多大?
解析:设弹簧的劲度系数为k,原长为l0,根据胡克定律F=kx,有F1=k(l1-l0),(3分)
F2=k(l2-l0)(3分)
由以上两式相比可得=
代入数据可得l0=10 cm=0.1 m(3分)
k==N/m=500 N/m.(3分)
答案:0.1 m 500 N/m
15.(12分)如图所示,质量分别为m、M的A、B两物体在水平力作用下共同向右运动,其s-t图像如图所示,若已知m与M之间的动摩擦因数为μ1,M与地面间的动摩擦因数为μ2,求:
(1)m与M之间的摩擦力f1;
(2)M受到地面的摩擦力f2(重力加速度为g).
解析:由A、B共同运动的s-t图像知A、B两物体共同做匀速运动.(3分)
(1)隔离A,由物体的平衡条件知A受到摩擦力为零.(4分)
(2)选A、B整体为研究对象,则f2=μ2(M+m)g,方向水平向左.(5分)
答案:(1)0 (2)μ2(M+m)g 方向水平向左
16.(14分)如图所示,A、B是两块质量均为m的木块,它们之间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数也为μ.现对A施加一个水平向右的拉力F,可使A向右、B向左都做匀速直线运动.若滑轮处的摩擦不计,则F的大小等于多少?
解析:木块A的受力如图甲所示,有
F=T+fBA①(3分)
fBA=μNBA=μmg②(2分)
木块B的受力如图乙所示,有
T=fAB+f③(3分)
fAB=fBA=μmg④(2分)
f=μNB=μ(NAB+mg)⑤(2分)
由①~⑤式解得F=4μmg.(2分)
答案:4μmg