第三章 相互作用易错疑难集训 -2022-2023学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册（word版含答案）

《第三章　相互作用》易错疑难集训
一、易错题
易错点1　误判弹力的方向
1.一氢气球下系一重物G,重物只在重力和绳的拉力F作用下做匀速直线运动,不计空气阻力和风力的影响,重物沿如图中箭头所示的虚线方向匀速运动,图中气球和重物G在运动中所处的位置正确的是(　　)
2.如图所示,固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ,在斜杆下端固定着质量为m的小球,小车静止,下列关于杆对球的弹力的判断正确的是(　　)
A.大小为mg,方向沿杆向上
B.大小为mg,方向垂直杆向上
C.大小为mg,方向竖直向上
D.以上说法都不对
易错点2　误以为弹簧弹力与运动状态有关
3.如图所示,四个完全相同的弹簧都处于水平位置,它们的右端皆受到大小为F的拉力作用,而左端的情况各不相同:
①中弹簧的左端固定在墙上,②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用,③中弹簧的左端拴一小物块,物块在光滑的桌面上滑动,④中弹簧的左端拴一小物块,物块在粗糙的桌面上滑动。若认为弹簧的质量都为零,以l1、l2、l3、l4依次表示四个弹簧的伸长量,则有(　　)
A.l2>l1 B.l4>l3 C.l1>l3 D.l2=l4
易错点3　误判相对运动趋势
4.[2022辽宁省阜新市期末考试]如图是一款手动轮椅,该轮椅共有4个轮子,人用双手推动手轮圈,轮椅向前运动。关于地面对4个轮子的摩擦力,下列说法正确的是(　　)
A.前轮、后轮受到的摩擦力都向前
B.前轮、后轮受到的摩擦力都向后
C.前轮受到的摩擦力向前,后轮受到的摩擦力向后
D.前轮受到的摩擦力向后,后轮受到的摩擦力向前
5.(多选)如图所示,A、B两物体叠放在粗糙的水平面上,A、B间的动摩擦因数为μ,水平轻弹性绳一端拴住B物体,另一端固定在墙上,水平外力F作用于A,A、B均保持静止状态,则A、B两物体受力的个数可能分别为(　　)
A.5、2 B.4、2
C.5、4 D.6、4
易错点4　误以为静摩擦力与正压力有关
6.(多选)人握住旗杆匀速向上爬,则下列说法正确的是(　　)
A.人受的摩擦力的方向是向下的
B.人受的摩擦力的方向是向上的
C.人握旗杆的力越大,人受的摩擦力也越大
D.人握旗杆的力增大,并不会使人受的摩擦力增大
7.把一个重为G的物体,用一个水平力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上,如图所示,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系可能是(　　)
二、疑难题
疑难点1　胡克定律的灵活应用
8.一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧短0.20 m,它们的下端固定在地面上,而上端自由,如图甲所示。当加力压缩此组合弹簧时,测得力和弹簧压缩距离之间的关系如图乙所示,则两弹簧的劲度系数分别是(设大弹簧的劲度系数为k1,小弹簧的劲度系数为k2)(　　)
A.k1=100 N/m,k2=200 N/m
B.k1=200 N/m,k2=100 N/m
C.k1=100 N/m,k2=300 N/m
D.k1=300 N/m,k2=200 N/m
9.如图所示,在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来,木块与传送带间的动摩擦因数均为 μ,现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上,传送带按图示方向匀速运动,木块大小忽略不计,当三个木块达到平衡后,1、3两木块之间的距离是(　　)
A.2L+
B.2L+
C.2L+
D.2L+
疑难点2　摩擦力大小和方向的确定
10.如图所示是一主动轮A通过皮带带动从动轮B的示意图,主动轮的转动方向为顺时针方向,则关于主动轮上M点受到的静摩擦力方向和从动轮上N点受到的静摩擦力方向的判断正确的是(　　)
A.向下,向上 B.向下,向下
C.向上,向下 D.向上,向上
11.(多选)如图所示,质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行,长木板处于静止状态。已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。下列说法正确的是(　　)
A.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg
B.木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m+M)g
C.当F>μ2(m+M)g时,木板与地面之间发生相对运动
D.无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动
12.如图所示,一质量不计的弹簧自由长度为20 cm,一端固定于质量为m=2 kg的物体上,在另一端施加一水平拉力F。若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至 22 cm时,物体恰好匀速运动。(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,g取10 m/s2,弹簧始终在弹性限度内)
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)若将弹簧拉长至21 cm,稳定后物体受到的摩擦力大小为多少
(3)若将弹簧拉长至23 cm,物体受到的摩擦力大小为多少
(4)若运动过程中突然撤去拉力,此时物体受到的摩擦力大小为多少
疑难点3　摩擦力的“突变”问题
13.[2022山西大同一中期中考试]如图所示,物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左、大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像正确的是 (取向右为正方向,g取10 N/kg)(　　)
14.(多选)[2022海南文昌中学期末考试]如图甲所示,一人用由零逐渐增大的水平力F推静止于水平地面上质量为10 kg的木箱,木箱所受的摩擦力Ff与F的关系如图乙所示,g取10 m/s2,下列说法正确的是(　　)
A.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=21 N
B.木箱所受的最大静摩擦力Fmax=20 N
C.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.21
D.木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2
参考答案
一、易错题
1.A　重物只在重力和绳的拉力作用下做匀速直线运动,那么这两个力满足二力平衡,即绳的拉力的方向是竖直向上的,A正确。
2.C　本题易错之处是认为斜杆的弹力方向一定沿杆的方向。小车静止时,根据平衡条件可知,杆对球的弹力F=mg,方向竖直向上,C正确,ABD错误。
3.D　本题易错之处是认为小物块在粗糙的桌面上滑动时弹力较大,小物块在光滑的桌面上滑动时弹力较小。四种情况下弹簧的弹力相等,所以四个弹簧的伸长量相等,只有D正确。
4.D　后轮是主动轮,前轮是从动轮,后轮受到的摩擦力是静摩擦力,摩擦力方向向前,前轮受到的摩擦力也是静摩擦力,摩擦力方向向后,故选D。
5.ACD　本题易错之处在于不善于采用假设法分析:假设轻弹性绳没有拉力和假设轻弹性绳有拉力两种情况。假设轻弹性绳无拉力,则B不受摩擦力,只受重力和支持力2个力,对A:受重力、支持力、压力、拉力、地面对它的摩擦力5个力,故A正确;假设轻弹性绳有拉力,则B还要受到向右的摩擦力、重力、支持力3个力,对A:受重力、支持力、压力、拉力、B对它的摩擦力、地面对它的摩擦力(绳的弹力与F相等时不存在)5或6个力,故CD正确,B错误。
6.BD　人的手与旗杆是相对静止的,人受到的是静摩擦力,方向沿杆向上,由二力平衡可知,摩擦力的大小始终等于人的重力大小,故选项BD正确。
7.B　由于物体受到的水平推力为F=kt,由二力平衡得,墙与物体间的弹力FN=kt。当F比较小时,物体所受的摩擦力Ff小于物体的重力G,物体将沿墙壁下滑,此时物体与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力,由公式可得,滑动摩擦力大小Ff=μkt。当摩擦力Ff大小等于重力G时,物体有速度,不能立即停止运动,物体受到的摩擦力仍然是滑动摩擦力;随着摩擦力的增大,摩擦力将大于重力,物体做减速运动直至静止,摩擦力将变为静摩擦力,静摩擦力与正压力无关,跟重力始终平衡。故B正确,ACD错误。
二、疑难题
8.B　求解本题关键是理解题图乙中两条直线段的斜率表示的物理意义。由题图乙可得小弹簧劲度系数为k2=100 N/m。当小弹簧压缩0.30 m 时,小弹簧的弹力等于100 N/m×0.30 m=30 N。大弹簧压缩0.10 m,大弹簧的弹力为20 N,大弹簧的劲度系数 k1==200 N/m,选项B正确。
9.B　求解本题关键是要通过平衡条件求出弹簧的弹力大小。先以2、3为整体分析,设1、2间弹簧的伸长量为x1,有kx1=μ(m2+m3)g;再以3为研究对象,设2、3间弹簧伸长量为x2,有kx2=μm3g,所以1、3两木块之间的距离为2L+x1+x2,故选B。
10.B　解本题的关键是会运用“假设法”判断有无静摩擦力和静摩擦力的方向。 主动轮、从动轮、皮带之间的传动关系为:主动轮先转,带动皮带运转,皮带又带动从动轮运转。在主动轮上的M点,假设接触面光滑,轮子相对于皮带有向上运动的趋势,故皮带给轮子向下的静摩擦力,同时轮子给皮带一个向上的静摩擦力,此力拉动皮带运动。在从动轮上的N点,假设接触面光滑,轮子相对皮带有向上运动的趋势,则皮带给从动轮一个向下的静摩擦力,从动轮在该静摩擦力的作用下转动,故选项B正确。
11.AD　求解本题的关键是要知道木板受到的地面的摩擦力是静摩擦力。木块向右滑行时受到木板水平向左的滑动摩擦力,大小为μ1mg,根据牛顿第三定律,木板会受到木块水平向右的反作用力,大小也是μ1mg,对木板受力分析并根据平衡条件可知,木板受到地面的摩擦力方向水平向左,大小一定是μ1mg,选项A正确,B错误;因为木块对木板的摩擦力最大为μ1mg,根据题意,该值小于木板与地面之间的最大静摩擦力,所以无论怎样改变F的大小,木板都不可能运动,选项D正确,C错误。
12.答案　(1)200 N/m　(2)2 N　(3)4 N　(4)4 N
解:(1)物体匀速运动时,根据平衡条件有k(x-x0)=μmg
则k= N/m=200 N/m
(2)弹力F1=k(x1-x0)=200×(0.21-0.20)N=2 N
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则fmax=μmg=4 N>2 N。
故此时物体静止,所受摩擦力大小f1=F1=2 N
(3)弹力F2=k(x2-x0)=200×(0.23-0.20)N=6 N>fmax,物体运动,此时所受到的摩擦力大小为f2=μmg=0.2×2×10 N=4 N
(4)撤去拉力时,物体运动过程中受到的是滑动摩擦力,大小为f3=μmg=4 N
13.C　本题的疑难之处是不能正确判断摩擦力的方向和性质的突变而出错。物体A向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力f1,由f1=μmg,得f1=2 N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1 N14.AD　本题的疑难之处是不能正确判断摩擦力性质的突变而出错。木箱受到的静摩擦力随推力的增大而增大,最大静摩擦力为21 N,当推力F>21 N后,静摩擦力变为滑动摩擦力,大小为20 N,木箱与地面间的动摩擦因数μ==0.2,选项AD正确。