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相互作用--力 专项练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器,传感器用棉线拉住物块,物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板,传感器记录的F-t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.实验中木板可以向左变速运动
B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为1:1
D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
2.如图所示,弹性轻质杆AB的下端固定,上端固定一质量为m的小球,用水平力作用在小球B上,使弹性杆缓慢弯曲到图示位置后保持静止,若此时水平力F的大小为mg,则此时弹性杆对小球的作用力大小为( )
A.0 B.mg C.mg D.2mg
3.假设一艘邮轮从赤道出发,经过一个月到达上海,不考虑行驶过程中邮轮质量的变化。下列说法正确的是( )
A.位移大小等于路程
B.从赤道到上海,邮轮受到的重力大小不变
C.邮轮静止在海面时,邮轮的重力和浮力是一对相互作用力
D.邮轮行驶时,水对邮轮的作用力与邮轮对水的作用力大小相等
4.如图所示,质量为M、半径为R的半球形物体A放在水平地面上,通过最高点处大小不计的钉子用水平细线拉住一质量为m、半径为r的光滑球B,重力加速度为g,则( )
A.A对地面的摩擦力方向向左
B.A对地面的摩擦力方向向右
C.细线对B的拉力大小为
D.A对B的支持力大小为
5.如图所示,修建铁路、公路的路堤和路堑时,路边土壤颗粒堆积允许的边坡倾角最大值叫做“自然休止角”。如果边坡倾角超过自然休止角会导致路基不稳定,使土壤颗粒沿边坡滑落,若土壤颗粒间动摩擦因数为,下列关于自然休止角叙述正确的是( )
A.路面越宽,自然休止角越大
B.路面越高,自然休止角越大
C.无论路面宽窄和高低,
D.无论路面宽窄和高低,
6.用两根相同的细绳和弹簧分别将小球1、2和小球3、4悬挂起来,静止时2、4两球等高,如图所示。则关于小球的质量关系一定正确的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示为通过轻杆相连的两小球,用两根细线将其悬挂在水平天花板上的点。已知的质量分别为,轻杆长度为,细线长为。现对B施加一个水平外力使系统保持静止状态,A球在悬点正下方,细线与轻杆恰好垂直。现保持两小球位置不变,使缓慢从水平沿逆时针转过的过程中,下面说法正确的是(取重力加速度大小)( )
A.细线的拉力一定大于 B.轻杆对的作用力一定大于
C.细线的拉力不断减小 D.外力一定不小于且先减小后增大
8.质量为M的正方体A与质量为m的圆球B在水平向右的外力F作用下静止在墙角处,它们的截面图如图所示,截面正方形的对角线与截面圆的一条直径恰好在一条直线上,所有摩擦忽略不计,重力加速度为g。则( )
A. B.
C.地面受到的压力为FN, D.地面受到的压力为FN,
9.如图所示,用一轻绳通过定滑轮将质量为m的小球静置在光滑的半圆柱体上,小球的半径远小于半圆柱体截面的半径R,绳AB长度为L,长度为H的杆BC竖直且与半圆柱体边缘相切,OA与水平面夹角为θ,不计一切摩擦,重力加速度为g,下列表达式表示绳对小球的拉力F是( )
A. B.
C. D.
10.2023年春晚舞蹈《锦绣》,改编自舞剧《五星出东方》。图(a)是一个优美且难度大的动作。人后仰平衡时,可简化为图(b),头部受到重力G、肌肉拉力F2和颈椎支持力F1。头部受力示意图可能正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题
11.如图所示,工人竖直向下拉轻绳,利用滑轮组将重物缓慢提起。下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力增大
B.轻绳的拉力减小
C.工人对水平地面的压力增大
D.工人对水平地面的压力减小
12.用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接,并悬挂如图所示。两小球处于静止状态,细线a与竖直方向的夹角为30°,细线c水平则( )
A.细线a对小球1的拉力大小
B.细线c对小球2的拉力大小
C.细线b对小球2的拉力大小
D.细线b对小球1的拉力大小为G
13.如图所示,质量,倾角的斜面放置在水平面上,顶端固定一光滑定滑轮。质量的物块通过轻绳跨过定滑轮与轻弹簧相连,弹簧另一端与水平地面相连,轻绳与斜面平行,弹簧保持竖直,弹力大小为,系统处于静止状态,重力加速度,,则下列说法正确的是( )
A.物块所受摩擦力的方向沿斜面向下
B.物块所受支持力和绳子拉力的合力方向竖直向上
C.地面对斜面的支持力大小为
D.地面对斜面的摩擦力大小为0
三、实验题
14.某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
(1)实验操作过程中,下列做法对减小实验误差有益的是
A.两细绳必须等长
B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行
C.用两弹簧测力计同时拉细绳时示数之差应尽可能大
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
(2)实验中弹簧测力计的指针如图1所示,则此时弹簧测力计的示数为 N。
(3)如图2是该实验得到的两幅力的合成图,其中F是一只弹簧秤拉橡皮条时的弹簧弹力,你认为符合实验事实的是 图(填“甲”或“乙”)。
四、解答题
15.悬停在空中的无人机向下投掷物品,一段时间后自动打开降落伞减速下落,最终物品以的速度竖直匀速下落。 降落伞用8根对称的绳悬挂物品,每根绳与竖直中轴线的夹角均为,如图所示。 物品的质量为,降落伞的质量和物品所受的空气阻力不计,打开伞后伞所受空气阻力f与速度v成正比,即。 重力加速度。 求:
(1)k值的大小;
(2)匀速下落时每根绳子的拉力大小。
16.一轻质弹簧原长l0=5cm,用它竖直提着一个质量m=10kg的物体,当物体处于静止状态时,弹簧长度l1=10cm。将物体置于水平桌面上,用该弹簧沿水平方向拉该物体,当物体在水平桌面上匀速运动时弹簧长度l2=7cm。已知物体与水平桌面间的最大静摩擦力为50N,重力加速度大小取g=10m/s2,求:
(1)弹簧的劲度系数;
(2)物体与桌面间的滑动摩擦因数;
(3)用弹簧沿水平方向拉静止在桌面上的物体,当弹簧长度l3=9cm时,物体受到的摩擦力大小。
17.某物理学习小组设计了一个测量风速的装置,其原理如图所示。用一根不可伸长的细线,悬挂一个质量为m的小球,风沿水平方向吹来时,细线偏离竖直方向。风速越大,细线与竖直方向的夹角越大,根据夹角的大小可以指示出风速的大小。已知当风速为v0时,细线与竖直方向的夹角为θ0,重力加速度为g。完成以下问题:
(1)画出小球的受力示意图;
(2)求当风速为v0时,风对小球作用力的大小F0;
(3)若风对小球作用力的大小与风速的平方成正比,即,推导风速v跟细线与竖直方向夹角θ之间的关系。
参考答案:
1.A
AB.为了能研究摩擦力随时间的变化曲线,故物块一直要处于静止状态,则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡,图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线,故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线,由图乙知向右轻绳的拉力先增大后减小,最后趋于不变,故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用,所以不需要让木板保持匀速运动,可以向左变速运动,故A正确,B错误;
C.由图可知,最大静摩擦力约为10N,滑动摩擦力约为7N,故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7,故C错误;
D.根据
f=μFN=μmg
可知,由于不知道物块的重力,故无法求物块与木板间的动摩擦因数,故D错误。
2.B
小球保持静止,根据平衡条件可知杆对小球的作用力大小等于小球重力与拉力F的合力,即
3.D
A.位移大小小于路程,故A错误;
B.从赤道到上海,重力加速度变大,邮轮受到的重力变大,故B错误;
C.邮轮静止在海面时,邮轮的重力和浮力是一对平衡力,故C错误;
D.邮轮行驶时,水对邮轮的作用力与邮轮对水的作用力是一对相互作用力,大小相等、方向相反,故 D正确。
4.D
AB.对A、B整体受力分析,相对地面无滑动趋势,故A不受地面的摩擦力,则A对地面无摩擦力,故 AB错误;
CD.对B受力分析,如图所示
根据平衡条件可得
,
其中
联立解得A对B的支持力大小为
细线对B的拉力大小为
故C错误,D正确。
5.C
当边坡倾角达到最大时,边坡上的土壤颗粒刚好不会滑落,以某一部分质量为m的土壤颗粒为研究对象,其重力沿斜面向下的分量与摩擦力平衡,有
解得
故C正确,ABD错误。
6.C
悬挂小球1、2的弹簧弹力等于小球1、2的总重力,悬挂小球3、4的弹簧弹力等于小球4的重力。两弹簧伸长量相同,弹力相等,说明小球1、2的总质量等于小球4的质量。而小球3的质量无法判断。
7.C
AB.由于系统处于静止状态,球在悬点正下方,故球只受重力和细绳拉力作用,且二力平衡,故细线的拉力不变,轻杆对均没有作用力,故AB错误;
C.小球受竖直向下的重力、沿悬线斜向上的拉力和的作用而处于静止状态,三力的合力为零,表示三力的线段构成封闭三角形如图所示,由于重力的大小及方向不变,悬线拉力的方向不变,缓慢从水平沿逆时针转过的过程中,细线的拉力不断减小,外力先减小后增大,故C正确;
D.细线与轻杆恰好垂直,由几何关系可知,当的方向与垂直时最小,由几何关系知此时
N
故D错误。
8.A
AB.对圆球B受力分析如图可知
A对B的弹力
根据牛顿第三定律B对A的弹力
故A正确,B错误;
CD.地面受到的压力为
故CD错误。
故选A。
9.C
根据题意,对小球受力分析,受拉力、支持力和重力,把拉力和支持力平移,组成矢量三角形,延长AO和交于点,如图所示
由几何关系和相似三角形有
解得
10.D
根据共点力平衡条件可知,三个共点力的平衡,任意两个力的合力需与第三个力等大反向。根据平行四边形法则,ABC三个选项中任意两个力的合力均不能与第三个力等大反向,D选项满足条件。
11.AD
AB.对滑轮做受力分析有
根据受力平衡可得
解得
则随着重物缓慢拉起过程,逐渐增大,则轻绳的拉力逐渐增大,故A正确,B错误;
CD.对人受力分析有
根据受力平衡可得
由于轻绳的拉力逐渐增大,可知地面对人的支持力逐渐减小,则工人对水平地面的压力逐渐减小,故C错误,D正确。
故选AD。
12.ABC
【详解】AB.将两小球看作一个整体,对整体受力分析,如图所示
根据平衡条件可得
联立得
,
故AB正确;
CD.对2小球隔离分析,利用平衡条件可得
则细线b对小球2和小球1的拉力都为,故C正确,D错误;
13.AD
A.物块所受重力沿斜面向下的分力大小为
可知,物块相对于斜面有向上运动的趋势,物块所受摩擦力的方向沿斜面向下,故A正确;
B.物块处于静止状态,所受合力为0,结合上述可知,物块受到重力、绳子的拉力、斜面的支持力与沿斜面向下的摩擦力四个力的作用,根据平衡条件可知,支持力和绳子拉力的合力与重力和摩擦力的合力等大反向,重力和摩擦力的合力方向斜向左下方,可知支持力和绳子拉力的合力右上方,故B错误;
C.将斜面、滑轮与物块作为整体,对整体进行分析,根据平衡条件有
即地面对斜面的支持力为38N,故C错误;
D.结合上述,将斜面、滑轮与物块作为整体,对整体进行分析,整体受到弹簧竖直向下的拉力、竖直向下的重力与竖直向上的支持力,整体在水平方向没有受到其它作用力,即整体相对于水平面没有运动趋势,即地面对斜面的摩擦力大小为0,故D正确。
14. BD/DB 3.59/3.60/3.61 甲
(1)[1]A.两细绳只需要适当长一些,不需要等长,故A错误;
B.为了减小误差,弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行,故B正确;
C.为了减小读数误差,用两弹簧测力计同时拉细绳,两弹簧测力计的示数都应适当大一些,而不是示数之差尽量大,故C错误;
D.为了减小标记方向带来的误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,故D正确。
(2)[2]测力计精度为0.1N,再估读下一位,根据图像可知读书为3.60N(3.59N~3.61N都对)。
(3)[3]根据实验原理和实验步骤方法可知,理论合力必须是平行四边形对角线,弹簧拉的实际合力F必须跟橡皮条AO同向,根据图像观察,符合实验事实的是甲图。
故选甲图。
15.(1);(2)
(1)最终物品以的速度竖直匀速下落,以降落伞和物品为整体,根据受力平衡可得
解得
(2)以物品为对象,根据受力平衡可得
解得匀速下落时每根绳子的拉力大小为
16.(1);(2);(3)
(1)竖直提着物体,根据受力平衡可得
代入数据解得
(2)水平匀速拉动物体,根据受力平衡可得
代入数据解得
(3)当弹簧长度时,拉力大小为
故此时物块受到滑动摩擦力为
17.(1);(2);(3)
(1)受力示意图如图所示
(2)由平衡得,风对小球作用力的大小为
(3)由题意可知
又
得
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