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第三章 检测试题
(时间:60分钟 满分:100分)
【测控导航】
知识点
题号
1.等效替代思想
1
2.对力的理解
2
3.重力、弹力和摩擦力
3、5、9
4.力的合成和分解
4、8、12、13
5.受力分析
6、7
6.探究弹力与弹簧伸长的关系
10
7.验证力的平行四边形定则
11
一、选择题(共9道题,每题6分,共54分.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分)
1.等效替代法是物理学中常用的思想方法,下列哪个物理名词与该方法无关( D )
A.力的合成 B.力的分解
C.重心 D.加速度
解析:分力和合力是等效替代的关系,力的合成、力的分解与等效替代法有关,重心是重力的等效作用点,只有加速度与等效替代法无关.
2.(2012甘宁中学高一检测)下列关于力的说法中,正确的是( D )
A.有的力有施力物体,有的力没有施力物体
B.任何物体受到力的作用后形状都发生改变
C.任何物体受到力的作用后运动状态都发生改变
D.影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点
解析:任何力都必须同时存在施力物体和受力物体,故选项A错;物体受到力的作用,运动状态可能发生改变,也可能不发生改变,形状也可能改变,也可能不变,故选项B、C错;D中所述为力的三要素,影响力的作用效果.
3.下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是( AD )
A.物体的重心并不一定在物体的几何中心上
B.劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大
C.动摩擦因数与物体之间的压力成反比,与滑动摩擦力成正比
D.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间发生变化
解析:物体的重心不一定在物体的几何中心上,如质量分布不均匀的球体;只有发生形变的弹簧,才能产生弹力;对于确定的物体之间,动摩擦因数是常数;静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间发生变化.综上所述,选项AD正确.
4.同时作用在某物体上的两个方向相反的力,大小分别为8 N和10 N,其中10 N的力在逐步减小到零的过程中,两个力的合力的大小( A )
A.先减小后增大 B.先增大后减小
C.一直减小 D.一直增大
解析:当10 N的力减小到8 N时,这两力的合力为零,故在10 N的力逐步减小到零的过程中,合力的大小应先减小后增大.
5.(2012苏州高一检测)如图所示,轻弹簧的劲度系数为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( B )
A.kx B.kx+G C.G-kx D.以上都不对
解析:设球在A处时弹簧已压缩了x1,平衡时弹力FA=G=kx1;球在B处时,弹簧又压缩了x,即此时弹簧的压缩量为x1+x,则弹力FB=k(x1+x)=kx1+kx=G+kx,B项正确.
6.如图所示,在粗糙的水平面上,物体向着弹簧运动,且使弹簧发生压缩,则物体A的受力情况是( BD )
A.重力、支持力、动力、摩擦力和弹簧的弹力
B.重力、支持力、摩擦力和弹簧的弹力
C.弹簧的弹力是动力,而摩擦力是阻力
D.弹簧的弹力和摩擦力均与物体运动方向相反
解析:对A受力分析如图所示,A受重力、地面的支持力、弹簧的弹力和地面的摩擦力,后两力为阻力,与运动方向相反.故B、D项正确.
7.如图所示,某小孩沿滑梯下滑.在下滑的过程
中,小孩( C )
A.受到重力、下滑力与支持力的作用
B.受到重力、下滑力与摩擦力的作用
C.受到重力、支持力和摩擦力的作用
D.受到重力、下滑力、支持力和摩擦力的作用
解析:小孩受重力、支持力、摩擦力作用,C正确.
8.(2012衡水高一检测)如图所示是一直升机通过软绳连接容器取水,容器质量为m,由于河水的流动使软绳偏离竖直方向,当直升机相对地面静止时,绳子与竖直方向成θ角度(考虑容器受到水的浮力).下列说法正确的是( BD )
A.绳子的拉力为
B.绳子的拉力可能小于mg
C.容器受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力
D.容器受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力
解析:由题意知水中容器处于静止状态,对容器进行受力分析,受重力mg,绳的拉力F'、河水的作用力F,如图所示并正交分解.则Fx=0,Fy=0,Fcos α=F'sin θ
即:Fsin α+F'cos θ=mg
由此分析可得B、D项正确.
9.(2012荆州高一检测)木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面间的动摩擦因数均为0.25.夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m,系统置于水平地面上静止不动.现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上,如图所示.设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等,则力F作用后( C )
A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N
解析:未加F时,木块A在水平面内受弹簧的弹力F1及静摩擦力FA作用,且FA=F1=kx=8 N,木块B在水平面内受弹簧弹力F2和静摩擦力FB作用,且FB=F2=kx=8 N.在木块B 上施加F=1 N的向右的拉力后,由于F2+F<μGB,故木块B所受摩擦力仍为静摩擦力,其大小FB'=F2+F=9 N,木块A的受力情况不变.
二、非选择题(第10、11题每题10分,第12、13题每题13分,共46分)
10.在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中,将弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖直悬挂让其自然下垂,在其下端竖直向下施加外力F,实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的.用记录的外力F与弹簧的形变量x作出Fx图线,如图所示.由图可知弹簧的劲度系数为 ,图线不过坐标原点的原因是 .?
解析:弹簧的劲度系数就等于Fx图线的斜率k==2 N/cm=200 N/m,因弹簧自身有重力,水平放置测量的自然长度与弹簧自然下垂时的自然长度是不同的,所以图线不过坐标原点.
答案:200 N/m 弹簧自身有重力
11.某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验中,在桌面上平放方木板,并在方木板上铺放白纸(用图钉固定),再将橡皮条一端固定在方木板上,另一端拴好细绳套后,先用两只弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,使橡皮条与细绳的结点伸长到纸面内某一点O,这时应记下 、 、 ,然后换用一只弹簧测力计拉橡皮条,使橡皮条的结点伸长到同一位置O,这时记下 、 .?
解析:第一次用两只弹簧测力计拉橡皮条使结点伸长到纸面内某一位置O时,应记下结点所到达位置O、两只弹簧测力计的示数和两只弹簧测力计拉力的方向.第二次用一只弹簧测力计拉橡皮条时,当结点到达同一位置O时,应记下弹簧测力计的示数和弹簧测力计拉力的方向.
答案:结点所到达位置O 两只弹簧测力计的示数 两只弹簧测力计拉力的方向 弹簧测力计的示数 弹簧测力计拉力的方向
12.(2012南京高一检测)一个物体受三个力的作用,已知一个力是80 N,指向东偏北30°的方向;一个力为40 N,指向西偏北45°的方向;一个力为20 N,指向南方,求三个力的合力大小.
解析:物体受力示意图如图所示.取向东方向为x轴正方向,向北方向为y轴正方向,建立直角坐标系,如图所示.将F1、F2进行正交分解.
由图可知F1x=F1cos 30°,F1y=F1sin 30°.
F2x=-F2cos 45°,F2y=F2sin 45°.
F3y=-F3,F3x=0,
x方向的合力为
Fx=F1x+F2x=F1cos 30°-F2cos 45°
=80 N×-40 N×≈41 N
y方向的合力为
Fy=F1y+F2y+F3y=F1sin 30°+F2sin 45°-F3
=80 N×+40 N×-20 N
≈48.28 N.
最后三个力的合力为
F==≈63.3 N.
答案:63.3 N
13.已知两个共点力F1=30 N、F2=40 N,请完成下列问题:
(1)若F1与F2垂直,试求出F1与F2合力的大小和方向;(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)
(2)若F1与F2夹角为120°,规定取1 cm长度表示10 N,请用作图法求出F1与F2合力的大小.
解析:(1)F1=30 N、F2=40 N且F1与F2垂直,作出的平行四边形为矩形(如图),则
F==50 N
设F的方向与F1的夹角为θ,
则sin θ===0.8,则θ=53°
可知F的方向与F1成53°角或与F2成37°角.
(2)取1 cm长为10 N作图,量出表示合力F对应的长度约为3.60 cm,则合力F大小为36 N.(如图).
答案:见解析
自我补偿区
考查点一:胡克定律(对应检测试题第5题)
1.如图所示,a、b为两根相连的轻弹簧,它们的劲度系数分别为ka=1×103 N/m,kb=2×103 N/m,原长分别为la=6 cm,lb=4 cm.在下端挂一物体G,物体受到的重力为10 N,平衡时( BC )
A.弹簧a下端受到的拉力为4 N,b下端受到的拉力为6 N
B.弹簧a下端受到的拉力为10 N,b下端受到的拉力为10 N
C.弹簧a的长度变为7 cm,b的长度变为4.5 cm
D.弹簧a的长度变为6.4 cm,b的长度变为4.3 cm
解析:物体被弹簧b拉住后,处于静止状态,说明弹簧对物体的拉力等于物体所受的重力,大小为10 N.再以弹簧b作为研究对象,物体对弹簧b的拉力与弹簧a对弹簧b的拉力是一对平衡力(弹簧为轻弹簧,即不计其重力),所以弹簧a对弹簧b的拉力等于物体对弹簧b的拉力,大小为10 N,故两弹簧的拉力均为10 N.由胡克定律可得
ka(la'-la)=G,kb(lb'-lb)=G.又因为G=10 N,
由以上各式和题设中的已知条件可得
la'=7 cm,lb'=4.5 cm.
考查点二:受力分析(对应检测试题第6题)
2.(2012武汉高一检测)如图所示,位于斜面上的物体A在沿斜面向上的拉力F的作用下处于静止状态,物体A的质量为m,斜面的倾角为θ,试分析物体A的受力情况,并画出受力示意图.
解析:将A隔离出来,A受重力G,方向竖直向下;斜面对它的支持力FN,方向垂直斜面向上;还受平行斜面向上的拉力F;此外物体A还有可能受静摩擦力F',有以下几种情况:
(1)若F>mgsin θ,物体A有沿斜面向上运动的趋势,必受沿斜面向下的静摩擦力,物体A受4个力作用,如图(甲)所示.
(2)若F(3)若F=mgsin θ,物体无沿斜面运动趋势,此时不受摩擦力作用,物体A共受3个力作用,如图(丙)所示.
答案:见解析
