课时训练11 探究形变与弹力的关系
基础夯实
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
答案D
解析根据弹力的产生条件,接触和弹性形变缺一不可.A、B都只有弹力产生条件的一个方面,而C只说“相互吸引”,只能证明有力存在,不一定是弹力,故选D.
2.
在各项体育运动中,有弹力出现的情况比较普遍,如图所示的就是一个实例.下列说法正确的是( )
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力是脚发生形变而产生的
D.跳板受到的压力是跳板发生形变而产生的
答案B
解析在运动员起跳的过程中,跳板和运动员的脚都发生了形变,跳板受到的压力是脚发生形变而产生的,运动员受到的支持力是跳板发生形变而产生的,所以选项B正确.
3.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
答案C
解析弹力方向与接触面垂直,小球应受两个弹力,挡板与斜面对小球都有弹力作用,C项正确.
4.如图所示,弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦不计,物重G=1 N,则弹簧测力计A和B的示数分别为 ( )
A.1 N,0 B.0,1 N
C.2 N,1 N D.1 N,1 N
答案D
解析题图中弹簧测力计A、B的受力情况是一样的,都是左右两端各受1 N的拉力,此时弹簧测力计的读数都是1 N.
5.(多选)一人用斜向下的力推小车前进,力的大小是30 N,方向与水平方向成30°角,则图中画的小车受到的推力的图示,正确的是( )
答案BD
解析画力的图示时,作用点可以画在实际着力点上,也可画在物体的重心上(不考虑物体的转动),可将箭头画在作用点上,也可将箭尾画在作用点上,但力的方向必须正确,选项B、D正确,选项A、C错误.
6.杂技演员具有高超的技术,如图所示,能轻松地顶住从高处落下的坛子,关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是( )
A.坛子的形变 B.头的形变
C.坛子受到的重力 D.人受到的重力
答案A
解析弹力的产生是由于相互接触的物体之间挤压发生弹性形变而产生的,头顶受到的压力是因为坛子发生形变,在恢复原状时对头顶产生了一个压力的作用,间接原因是坛子受到的重力,选项A正确.
7.(多选)下图中A、B之间一定有弹力作用的是( )
答案BD
解析由弹力产生的条件可知,A、C图中两球相互接触但无相互挤压,无弹力;B、D图中两球既接触又相互挤压,有弹力作用.
8.(多选)
如图所示,A、B两物体的重力分别是 GA=3 N、GB=4 N,A用悬绳挂在天花板上,B放在水平地面上,A、B间的轻弹簧的弹力F弹=2 N,则绳中张力F和B对地面的压力FN的可能值分别为( )
A.7 N和10 N B.5 N和2 N
C.1 N和6 N D.2 N和5 N
答案BC
解析中间的弹簧弹力为2 N,它会对与它接触的物体A、B有力的作用,分析A、B物体的受力时要注意弹簧对它们的作用是拉力还是压力.中间的弹簧如果处于被拉伸的状态,它想收缩恢复原状,会向下拉A,向上提B,则选B;它如果处于被压缩的状态,向两边恢复原状,会向上顶A,向下压B,则选C.
9.(多选)
如图为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系图象,根据图象判断以下结论正确的是( )
A.弹簧的劲度系数为1 N/m
B.弹簧的劲度系数为100 N/m
C.弹簧的原长为6 cm
D.弹簧伸长0.02 m时,弹力的大小为4 N
答案BC
解析弹簧处于原长时,弹力应为0,由题图知弹簧原长为6 cm,当拉长2 cm时,弹力为2 N,可得劲度系数为100 N/m.
能力提升
10.(多选)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).下列说法正确的是 ( )
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
答案BD
解析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.
11.如图所示,原长分别为l1和l2,劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板上,两弹簧之间有一质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体,整个装置处于静止状态.现用一个质量为m的平板把下面的物体竖直地缓慢向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和,求:
(1)m2上升的高度;
(2)此时平板受到人对其的托力.
答案(1)
(2)(m+m2)g+
解析(1)挂上重物后,设上面的弹簧伸长x1,下面的弹簧伸长x2.
对m1、m2所组成的整体,根据胡克定律有k1x1=(m1+m2)g,对m2有k2x2=m2g.用平板把m2托起后,m2上升的高度
h=x1+x2=.
(2)用力托起后,下面的弹簧必压缩,上面的弹簧必拉伸,设形变量均为x,人对m的托力为F,对m1、m2、m所组成的整体,有F+k1x=(m+m1+m2)g,对m1有k1x+k2x=m1g,
联立解得F=(m+m2)g+.
12.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图1所示,
图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图,示数l1= cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50 g,挂2个钩码时,弹簧弹力F2= N(当地重力加速度g=9.8 m/s2).要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是 .作出F-x曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系.?
答案25.85 0.98 弹簧原长
解析由毫米刻度尺读数可知l1为25.85 cm;挂2个钩码时,F2=2mg=0.98 N;弹簧伸长量为现长减去原长,故还需测量弹簧原长.
13.在现代汽车技术中,一般轿车都设置有“汽车悬架”,麦弗逊式(MacPhersan)及烛式悬架都是将螺旋弹簧和减振器有机组合,是对缓冲冲击和消减冲击产生振动的全面考虑,大大提高了乘坐者的舒适性.现在有一组合弹簧,一根大弹簧内套了一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.2 m.为了测量弹簧的劲度系数,把组合弹簧的一端平齐并竖直固定,另一端处于自由状态,如图甲所示.当压缩此组合弹簧时,测得力与压缩距离之间的关系图线如图乙所示,则大弹簧的劲度系数k1和小弹簧的劲度系数k2分别为多少?
答案k1=10 N/m k2=20 N/m
解析从题图可知:压缩距离x在0~0.2 m范围内,有F=k1x,此时只有大弹簧起作用,小弹簧并没有承受压力,所以大弹簧的劲度系数k1=10 N/m;压缩距离x在0.2~0.3 m范围内,两个弹簧都被压缩,都产生弹力,当大弹簧压缩了x时,小弹簧压缩了(x-0.2 m),所以F=k1x+k2(x-0.2 m),由题图中数据可求得k2=20 N/m.
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课时训练12 研究摩擦力
基础夯实
1.关于摩擦力,下列说法正确的是( )
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
答案C
解析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就是静摩擦,故A错;滑动摩擦力只跟动摩擦因数μ和正压力FN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,质量为m1的木块一端被一轻质弹簧固定在墙面上,木块放在质量为m2的木板上,地面光滑,木块与木板之间的动摩擦因数为μ,弹簧的劲度系数为k.现在用力F将木板拉出来,木块始终保持静止,则弹簧的伸长量为( )
A. B.
C. D.
答案A
解析木块与木板间的滑动摩擦力f=μm1g,弹簧的弹力Fk=kx,由kx=μm1g得x=,A选项正确.
3.
如图所示,用水平力F将物体压在竖直墙壁上,保持静止状态,物体所受的摩擦力的大小( )
A.随F的增大而增大
B.随F的减少而减少
C.等于重力的大小
D.可能大于重力
答案C
解析物体受到的摩擦力是静摩擦力,根据平衡条件可知,摩擦力大小等于重力,方向向上,所以C对.
4.水平桌面上一重力为200 N的物体,与桌面间的动摩擦因数为0.2,当依次用15 N、30 N、80 N的水平力拉此物体时,物体受到的摩擦力依次为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
A.15 N 30 N 40 N
B.15 N 30 N 80 N
C. 0 0 40 N
D.40 N 40 N 40 N
答案A
解析物体的最大静摩擦力fmax=μmg=40 N,故F1=15 Nfmax,物体受滑动摩擦力f3=μmg=40 N,故A项正确.
5.
如图所示,质量为20 kg的物体,沿粗糙水平地面以某一速度开始向右运动,一水平向左的力F=10 N作用于物体上,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.1,则物体所受的摩擦力为(g取10 N/kg)( )
A.10 N,向右 B.10 N,向左
C.20 N,向右 D.20 N,向左
答案D
解析本题为易错题,易被施加的外力迷惑,物体向右运动,摩擦力的方向就向左,大小等于动摩擦因数与压力的乘积.由f=μFN得f=0.1×20×10 N=20 N.
6.
如图所示,物体P左边用一根水平轻弹簧和竖直墙壁相连,放在粗糙水平面上,静止时弹簧的长度大于弹簧的原长.若再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到把P拉动.在P被拉动之前的过程中,弹簧对P的弹力FT的大小和地面对P的摩擦力f的大小的变化情况是( )
A.FT始终增大,f始终减小
B.FT先不变后增大,f先减小后增大
C.FT保持不变,f始终减小
D.FT保持不变,f先减小后增大
答案D
解析由题意可知,放在粗糙水平面上,静止时弹簧的长度大于原长,则弹簧对P的拉力向左,P同时受到水平向右的静摩擦力,弹簧弹力等于此时的静摩擦力.当再用一个从零开始逐渐增大的水平力F向右拉P,直到把P拉动前过程中,弹簧长度保持不变,FT不变;物体P受到的静摩擦力先减小,当减为零时F与FT相等,随着F增大静摩擦力从向右变成向左,并逐渐增大,故选项D正确,A、B、C错误.
7.如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是( )
A.M处受到的支持力竖直向上
B.N处受到的支持力竖直向上
C.M处受到的静摩擦力沿MN方向
D.N处受到的静摩擦力沿水平方向
答案A
解析弹力方向与接触面垂直指向被支持的物体,A项正确,B项错误;摩擦力方向沿接触面的切线方向,C、D两项错误.
8.(多选)关于摩擦力,下列说法正确的是( )
A.受到静摩擦力的物体不一定是静止的
B.受到滑动摩擦力的物体不一定是运动的
C.具有相对运动的两个物体之间一定有滑动摩擦力
D.两个静止的物体之间才能有静摩擦力
答案AB
解析静止的物体也可能受到滑动摩擦力,比如物体在桌面上滑动时,桌面是静止的,但受到物体给它的滑动摩擦力;运动的物体也可能受到静摩擦力,比如,被传送带传送到高处的物体受到传送带的静摩擦力,故选项A、B正确,D错误.滑动摩擦力的产生需要三个条件:①物体间接触且挤压;②接触面粗糙;③物体间有相对运动,三个条件必须同时满足,选项C错误.
能力提升
9.
(多选)如图所示,水平地面上的L形木板M上放着小木块m,M与m间有一个处于压缩状态的弹簧,整个装置处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.M对m的摩擦力方向向右
B.M对m的摩擦力方向向左
C.地面对M的摩擦力方向向右
D.地面对M无摩擦力的作用
答案AD
解析在弹簧弹力作用下,m相对M有向左运动的趋势,所以M对m的摩擦力向右,A对B错;m与M(包括弹簧)看作一个整体,没有相对地面的运动趋势,故地面对M无摩擦力作用,C错D对.
10.
(多选)如图所示,物体A放在水平桌面上,通过定滑轮悬挂一个重力为10 N的物体B,且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4 N.要使A静止,需加一水平向左的力F1,则力F1的取值可以为( )
A.4 N B.8 N C.10 N D.14 N
答案BCD
解析当F1=4 N时,需要的静摩擦力为f=F2-F1=6 N>4 N,无法保证A静止,故A项错误.当F1=8 N 时,静摩擦力为f=F2-F1=2 N<4 N,物体仍能静止,且f的方向向左,故B项正确.当F1=10 N 时,静摩擦力为f=F2-F1=0,故C项正确.当F1=14 N时,静摩擦力为f=F1-F2=4 N,达到最大值,但是方向向右,此时,物体仍能静止,故D项正确.
11.
如图所示,物体A、B的质量均为6 kg,A、B间及B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.3,A、B在大小为30 N的水平力F作用下向右匀速运动,那么A、B间摩擦力的大小为 N,桌面对B的摩擦力的大小为 N.(滑轮和绳的质量均不计,g取10 m/s2)?
答案15 N 30 N
解析绳对A、B的拉力均为F绳= N=15 N
A、B间的最大静摩擦力
fAmax=μFNA=μmAg=0.3×6×10 N=18 N>F绳
B与水平面间的最大静摩擦力
fBmax=μFNB=μ(mA+mB)g=0.3×(6+6)×10 N=36 N>F
可见物体A、B均相对水平面静止.以A为研究对象,由二力平衡可得B对A的摩擦力fBA=F地=15 N
A、B相对静止,以A、B整体为研究对象,由二力平衡可得水平面对B的摩擦力fB=F=30 N.
12.如图所示,在两木板之间夹一个重50 N的木块A,左右两边对木板的压力均为F=150 N,木板和木块之间的动摩擦因数为0.2.如果想从下面把这块木块拉出来,需要多大的力?如果从上面拉出木块,需要多大的力?
答案10 N 110 N
解析木板和木块一侧的滑动摩擦力f=μFN=μF=0.2×150 N=30 N,所以要从下面把这块木块拉出来,需要的力为F1=2f-G=(2×30-50) N=10 N.
若从上面拉出木块,需要的力为F2=2f+G=(2×30+50) N=110 N.
13.如图所示,GA=20 N,GB=10 N,A与水平面的动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,判断下列(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)当F=0时.
(2)当F=10 N时.
(3)若要使A匀速运动,所加的竖直方向的力F的大小是多少?
答案(1)受滑动摩擦力 8 N (2)受静摩擦力
10 N (3)5 N
解析(1)当F=0时,A与水平面之间的最大静摩擦力Fmax1=μGA=0.4×20 N=8 N,可见Fmax1(2)当F=10 N时,A与水平面之间的最大静摩擦力
Fmax2=μ(GA+F)=0.4×(20+10) N=12 N
可见Fmax2>GB,物体A仍然静止,受到静摩擦力的作用,其大小F静2=GB=10 N.
(3)若要使A匀速运动,由平衡可知A受的滑动摩擦力大小F滑3=GB=10 N
又F滑3=μ(GA+F)
代入数据解得F=5 N.
1
课时训练13 力的等效和替代
基础夯实
1.如图所示,日光灯管用两悬绳吊在天花板上,设两悬绳的拉力分别为F1、F2,其合力为F,则关于灯管受力的说法中正确的是( )
A.灯管只受F1和F2的作用
B.灯管受F1、F2和F的共同作用
C.灯管受F1、F2、F和重力的共同作用
D.灯管受F1、F2和重力的共同作用
答案D
解析灯管受两悬绳的拉力F1、F2作用,同时还受自身的重力作用而处于平衡状态,所以选项D正确.F1、F2的合力F只是在效果上与F1和F2共同作用的效果相同,在受力分析中不能与F1、F2同时出现.
2.在做“互成角度的两个力的合成”实验时,以下说法正确的有( )
A.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,应使两细绳之间的夹角为90°,以便算出合力的大小
B.用两只弹簧测力计拉时,结点的位置必须与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合
C.用两只弹簧测力计拉时合力的图示F与用一只弹簧测力计拉时拉力的图示F'必须完全重合,否则说明力的合成的平行四边形定则不是普遍成立的
D.用两只弹簧测力计拉时,结点的位置没有必要与用一只弹簧测力计拉时结点的位置重合
答案B
解析A项中应当以60°、90°、120°等各种角度实验,B项正确,D项错误.结点重合才能体现力的等效性,C项错误.应允许有一定的测量、作图等误差.
3.两个大小和方向都确定的共点力,其合力的( )
A.大小和方向都确定
B.大小确定,方向不确定
C.大小不确定,方向确定
D.大小、方向都不确定
答案A
解析两个固定的力的合成是唯一的,故A项正确.
4.关于合力与分力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力等值反向,这两个力的合力为零
B.作用在某物体上的两个力,它们的合力和这两个力都同时作用在该物体上
C.合力的大小一定等于各分力的大小之和
D.合力的大小可能等于其中某一个分力的大小
答案D
解析只有作用在同一物体上的几个力才能谈合成问题,作用在不同物体上的力无任何合力问题可谈,A项错误;合力和分力只是一种效果替代关系,各分力可以是性质不同的各种力,而合力只是反映各分力共同作用效果的效果力,合力并没有真正作用在物体上,B项错误;合力和分力等效但并不一定等值,力的运算遵循一定的规律,合力的大小不一定等于各分力的大小之和(除非各分力方向相同),合力可能大于、等于或小于其中的一个分力,C项错误,D项正确.
5.
一个重力为20 N的物体置于光滑的水平面上,当用一个F=5 N的力竖直向上拉该物体时,如图所示,重力与拉力的合力为( )
A.15 N B.25 N
C.0 D.无法确定
答案A
解析重力与拉力的合力F合=mg-F=15 N.
6.如图所示,物体受到的多个力中不是共点力的是 ( )
答案D
解析选项A中静止在斜面上的物体受重力、斜面支持力和摩擦力,三力平衡,三个力是共点力;选项B中物体受重力和桌面的支持力,二力平衡,是共点力;选项C中篮球受重力、绳的拉力和墙面的弹力,三力平衡,是共点力;选项D中重物受重力和两根绳的拉力三个力作用,三个力平行不可能构成共点力,故选项D不是共点力.
7.(多选)关于两个分力F1、F2及它们的合力F,下列说法正确的是( )
A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B.两分力F1、F2一定是同种性质的力
C.两分力F1、F2一定是同一个物体所受的力
D.两分力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
答案AC
解析只有同一个物体的受力才能合成,分别作用在不同物体上的力不能合成;合力是对原来几个力的等效替换;分力可以是不同性质的力;在受力分析时,分力与合力不能同时存在,故正确选项为A、C.
8.(多选)关于共点力,下列说法错误的是( )
A.作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力
B.作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力
C.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点不在同一点上,则这几个力一定不是共点力
D.作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用线可以汇交于一点,则这几个力是共点力
答案AC
解析作用在一个物体上的几个力,如果作用在物体的同一点,或者虽不作用在物体的同一点,但力的作用线交于一点,则这几个力是共点力,所以C错,D对;大小相等、方向相反的力不一定作用在同一点,但一对平衡力必在同一直线上,是共点力,所以A错误,B正确.
能力提升
9.(多选)两个力的合力为F,如果它们之间的夹角固定不变,使其中一个力增大,则( )
A.合力F一定增大
B.合力F的大小可能不变
C.合力F的大小可能增大,也可能减小
D.当θ<90°时,合力F一定减小
答案BC
解析
设两力Fa、Fb之间的夹角为钝角,由图所示可知,当Fa逐渐增大为Fa1、Fa2、Fa3时,其合力由原来的F变为F1、F2、F3,它们可能小于F,可能等于F,也可能大于F,故B、C正确,A错误.若Fa、Fb之间的夹角θ<90°,同理可以判断出D错误.
10.(多选)如图所示,在“寻找等效力”实验中,用力F1、F2通过弹簧测力计拉动橡皮筋端点的小圆环,使橡皮筋两次伸长,实验中必须确保( )
A.F大小等于F1大小与F2大小之和
B.F大小等于F1大小与F2大小之差
C.橡皮筋的伸长量不能超过弹性限度
D.两次橡皮筋伸长量均应使小圆环处于同一位置
答案CD
解析本实验中F1与F2大小之和或差并不等于F的大小,它们的大小关系满足平行四边形定则,选项A、B错误;本实验橡皮筋的伸长量不能超过弹性限度,选项C正确;这两次实验中橡皮筋伸长的长度相同,即F1和F2共同作用效果与F的作用效果是相同的,选项D正确.
11.
设有五个力作用于A点,这五个力的大小和方向相当于正六边形的两条邻边和三条对角线,如图所示.已知 F3=20 N,则这五个力的合力大小为 N,方向 .?
答案60 与F3相同
解析仔细观察图形,可看出巧妙的地方在于将F1平移到F4末端后,则F1与F4的合力与F3大小相等、方向相同;同理可知,F2和F5的合力也与F3大小相等、方向相同.这样,便可将五个力等效为三个共点同向的F3的合力,即其合力大小为60 N,方向与F3相同.
12.
如图所示,一个木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力,即F1、F2和静摩擦力作用,而且三个力的合力为零,其中F1=10 N、F2=2 N,若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为多少?
答案0
解析F1和F2的合力F12=F1-F2=8 N,方向向右,又因物体受三个力作用且合力为零,故静摩擦力f=8 N,方向向左.若撤去力F1,则木块受F2作用而有向左运动的趋势,此时物体受到的静摩擦力为2 N,方向向右,木块仍保持静止状态,木块在水平方向受到的合力为0.
13.小丽用如图甲所示的装置探究“等效力”.用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后.其部分实验操作如下,请完成下列相关内容:
甲
乙
丙
A.如图甲,在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O;
B.卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO、BO的 及两弹簧测力计相应的读数.图乙中B弹簧测力计的读数为 N;?
C.小丽在坐标纸上画出两拉力FA、FB的大小和方向如图丙所示,请在图丙中作出FA、FB的合力F';
D.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图丙所示,观察比较F和F',得出结论.
答案方向 11.40 如图所示 在误差范围内,FA与FB的合力与F是等效的
解析因为力是矢量,所以处理实验数据时,一定要记下细绳套AO、BO的方向,其方向表示力的方向.在误差允许范围内,FA与FB的合力与F是等效的.
1
课时训练14 力的合成与分解
基础夯实
1.物体受共点力F1、F2、F3作用且三个力的合力为零,则这三个力可能选取的数值为( )
A.15 N、5 N、6 N B.3 N、6 N、4 N
C.1 N、2 N、10 N D.1 N、6 N、8 N
答案B
解析三个力合力为零,则其中任意两个力的合力范围中应包含第三个力,只有B项符合要求.
2.将物体所受重力按力的效果进行分解,下图中错误的是( )
答案C
解析A项中物体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力G1和沿斜面向下使物体向下滑的分力G2,正确;B项中物体的重力分解为沿两条细绳使细绳张紧的分力G1和G2,正确;C项中物体的重力应分解为垂直于两接触面的分力G1和G2,G1方向错误,错误;D项中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力G1和沿绳向下使绳张紧的分力G2,正确.
3.有两个大小相等的共点力F1和F2,当它们之间的夹角为90°时,合力为F.当它们间的夹角为120°时,合力大小为( )
A.2F B.F C.F D.F
答案B
解析当F1、F2夹角为90°时,F=F1,当夹角为120°时,F'=F1,所以F'=F.
4.生活中的物理知识无处不在,观察我们衣服上的拉链,在把拉链拉开的时候,我们可以看到有一个三角形的东西在两链之间运动,使很难直接分开的拉链很容易就被拉开了.关于其中的物理原理,以下说法中正确的是( )
A.拉开拉链时,三角形的物体增大了分开拉链的力
B.拉开拉链时,三角形的物体只是为了将拉链分开并没有增大分开拉链的力
C.拉开拉链时,三角形的物体增大了分开拉链的力,但合上拉链时减小了合上的力
D.以上说法均不正确
答案A
解析此题结合生活中的实际问题考查力的分解.
拉开拉链时,三角形的物体在两链间和拉链一起运动,手的拉力在三角形的物体上产生了两个分力,如图所示.在α角很小的情况下,F1=F2>F,即分力大于手的拉力,所以很难直接分开的拉链很容易地被三角形物体分开.
合上拉链时,手的拉力在三角形物体上产生的拉拉链的两分力,如图所示,根据边角关系,仍有F1=F2>F,即增大了合上的力.
所以,只有选项A正确.
5.如图所示,用拇指、食指捏住圆规的一个针脚,另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置,使OA水平,然后在外端挂上一些不太重的物品,这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力,对这两个作用力方向的判断,下列各图中大致正确的是( )
答案C
解析物品通过绳子对圆规施加的力有两个作用效果,其一对OA杆有水平向左的拉力;二是对OB杆有沿杆斜向下的压力,因此选项C正确.
6.(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示,已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法正确的是( )
A.当θ=120°时,F=G
B.不管θ为何值,F=
C.当θ=0°时,F=
D.θ越大,则F越小
答案AC
解析由力的合成可知,两分力相等,θ=120°时,F合=F分=G;θ=0°时,F分=F合=,故选项A、C正确,选项B错误.θ越大,在合力一定时,分力越大,故选项D错误.
7.(多选)已知力F的一个分力F1跟F成30°角,大小未知,另一个分力F2的大小为,方向未知,则F1的大小可能是( )
A. B. C. D.F
答案AC
解析根据题意,作出矢量三角形,如图所示,因为F>,从图上可以看出,F1的大小有两个可能值.
由直角三角形OAD可知FOA=F
由直角三角形ABD可知FAB=F
由图的对称性可知FAC=FAB=F,则分力F1=F-F=F,F1'=F+F=F.
8.(多选)两个共点力F1和F2的大小不变,它们的合力F跟两分力F1、F2之间的夹角θ的关系如图所示,则合力F大小的变化范围是( )
A.两个分力大小分别为1 N、4 N
B.两个分力大小分别为3 N、4 N
C.合力大小的范围为1 N≤F≤7 N
D.合力大小的范围为1 N≤F≤5 N
答案BC
解析假设F1>F2,当θ=π时,F1-F2=1 N,当θ=时,=(5 N)2,由此得F1=4 N、F2=3 N,B项正确;其合力范围为1 N≤F≤7 N,C项正确.
9.(多选)如图所示,物体受到斜向下的推力F作用,向右做匀速直线运动,推力与水平方向间夹角为θ.下列有关说法中,正确的是( )
A.F产生向下压的效果,物体对桌面压力大于物体所受重力
B.F产生向右拉的效果,向右的水平分力为Fsin θ
C.物体和桌面间的摩擦力大小为Fcos θ
D.物体和桌面间的摩擦力大小为Fsin θ
答案AC
解析F产生向右推物体和向下压物体两个作用效果.由物体的受力情况可知,物体对桌面的压力大于物体的重力,物体和桌面间的摩擦力大小与F向右的水平分力相等,为Fcos θ.
能力提升
10.如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千.某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变.木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后( )
A.F1不变,F2变大 B.F1不变,F2变小
C.F1变大,F2变大 D.F1变小,F2变小
答案A
解析因木板均处于静止状态,所以两次所受合力F1均为零,即合力F1不变.设绳与竖直方向成θ角,由平衡条件得2F2cos θ=mg,解得F2=,可知两绳各剪去一段后,θ角会变大,所以F2变大.选项A正确.
11.(2017全国Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为 N.?
(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点.此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N.
(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;
图(a)
图(b)
(ⅱ)F合的大小为 N,F合与拉力F的夹角的正切值为 .?
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.
答案(1)4.0 (2)(ⅰ)F1、F2和F合如图所示
(ⅱ)3.8 0.05
解析(1)题图(b)中弹簧测力计的精度为0.2 N,则示数为4.0 N;
(2)用5 mm长的线段表示1 N的力,F2对应的长度为2.8 cm,F1对应的长度为2.1 cm,根据平行四边形定则作出的图形如答案图所示;测出F合的长度为1.9 cm,则F合的大小为3.8 N,如图F合、F及ΔF构成的三角形,ΔF的长度约0.1 cm,此三角形可近似看作直角三角形,则F合与拉力F的夹角的正切值tan α==0.05.
12.在图中,灯重G=20 N,AO与天花板间夹角α=30°,试求AO、BO两绳受到的拉力分别为多大?
答案40 N 20 N
解析在图中,由几何关系得,AO绳的拉力
F1= N=40 N
BO绳的拉力F2= N=20 N.
1
课时训练15 共点力的平衡条件
基础夯实
1.物体在共点力作用下,下列说法正确的是( )
A.物体的速度在某一时刻等于零时,物体就一定处于平衡状态
B.物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态
C.物体所受合外力为零时,就一定处于平衡状态
D.物体做匀加速运动时,物体处于平衡状态
答案C
解析处于平衡状态的物体从运动形式上看是处于静止或匀速直线运动状态,从受力上看,物体所受合外力为零.某一时刻速度为零的物体,所受合外力不一定为零,故不一定处于平衡状态,选项A错误;物体相对另一物体静止时,该物体不一定静止,如当另一物体做变速运动时,该物体也做变速运动,此时物体处于非平衡状态,故选项B错误;选项C符合平衡条件,为正确选项;物体做匀加速运动,速度大小变化,物体不处于平衡状态,故选项D错误.
2.如图所示,两块同样的条形磁铁A与B质量均为m,将它们竖直放在水平地面上,用弹簧测力计通过一根细线竖直向上拉磁铁A,若弹簧测力计的读数为mg,则B对A的弹力F1以及桌面对B的弹力F2分别为 ( )
A.F1=0,F2=mg B.F1=mg,F2=0
C.F1>0,F2=mg D.F1>0,F2答案C
解析以A、B整体为研究对象,整体受三个力作用:重力2mg、桌面的弹力F2及弹簧测力计的拉力F,由平衡条件得F+F2=2mg,F2=2mg-F=mg.
以A为研究对象,A受四个力的作用:重力mg、弹簧测力计的拉力F=mg、B对A的弹力F1及B对A的吸引力F',由平衡条件得F+F1=mg+F',F1=F'>0,故选项C正确.
3.右图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A、B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA、FB,灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是( )
A.FA一定小于G
B.FA与FB大小相等
C.FA与FB是一对平衡力
D.FA与FB大小之和等于G
答案B
解析
取结点O为研究对象,受力分析如图所示,受FA、FB和结点下方细绳的拉力FC的作用,因灯笼静止,故拉力FC=G,结点O处于静止状态,三力平衡,合力为零,拉力FA、FB的合力F合必与FC等值反向共线,因A、B点等高,AO、BO长度相等,故FA、FB与竖直方向的夹角均为θ,由几何关系可知,必有FA=FB,当θ=60°时,FA=FB=G,当θ>60°时,FA=FB>G,当θ<60°时,FA=FB4.
如图,某物体在四个共点力作用下处于平衡状态,若将F4=5 N的力沿逆时针方向转动90°,其余三个力的大小和方向不变,则此时物体所受合力的大小为( )
A.0 B.10 N
C.5 N D. N
答案C
解析由四力平衡知,F1、F2和F3的合力与F4等大反向,设为F,则F4=5 N转过90°后与F成90°角,故合力F合=F4=5 N.
5.如图所示,一物体在粗糙斜面上受到沿斜面向上的力F作用,处于静止状态.下列判断正确的是( )
A.物体一定受到四个力的作用
B.摩擦力方向一定沿斜面向下
C.摩擦力的大小可能等于零
D.若F增大,摩擦力也一定增大
答案C
解析如题图所示,若mgsin θ=F,摩擦力为零,物体受到重力、支持力以及F三个力的作用,选项A错误,选项C正确;若mgsin θ>F,摩擦力方向向上,此时F增大,摩擦力先减小后增大,选项B、D错误.
6.
如图,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B刚好不下滑.已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.A与B的质量之比为( )
A. B.
C. D.
答案B
解析对滑块A,F=μ2(mA+mB)g;对滑块B,mBg=μ1F,以上两式联立得,故B项正确.
7.(多选)水平面上质量为m的物块在恒力F作用下(F与水平方向成θ角)沿水平面匀速滑行,已知物体与水平面间动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力大小为( )
A.μmg B.μ(mg-Fcos θ)
C.Fcos θ D.μ(mg-Fsin θ)
答案CD
解析
物体受力如图,把力F分解在水平方向和竖直方向,由平衡条件得:
在水平方向,f=Fcos θ
在竖直方向,FN+Fsin θ=mg
选出C,由于f=μFN,则有f=μ(mg-Fsin θ).
8.(多选)如图所示,氢气球受风力作用而使拉住它的细线与地面的夹角为θ,在细绳被剪断的瞬间,气球所受外力的合力为(氢气球的重力忽略不计)( )
A.与原来绳子的拉力大小相等,方向相反
B.沿风力方向,大小等于风力
C.沿竖直方向向上,大小等于气球所受的浮力
D.与原来绳子的拉力方向相反,大小等于风力与浮力的合力
答案AD
解析物体受到三个力的作用:竖直向上的浮力、水平向右的风力、沿着绳子方向的拉力,三个力的合外力为零,故风力和浮力的合力与绳子拉力等大反向.当把绳子剪断后,物体受到的风力和浮力与没剪断之前相同,所以两者的合力沿着绳子的反方向.
能力提升
9.(多选)
如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳子长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳子中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零
D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力
答案BC
解析对杆受力分析,杆受重力、三条绳子斜向下的拉力、地面的支持力,杆所受向上的支持力与重力和三拉力的合力是一对平衡力,所以选项D错误;支持力大于重力,由牛顿第三定律知,杆对地面的压力大于自身重力,故选项B正确;由于杆处于平衡状态,则杆在水平面内的合力也应为零,所以绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零,故选项C正确;三条绳子与水平面的夹角不同,而三条绳子拉力在水平面内分量的矢量和为零,所以三条绳子中的张力不相等,故选项A错误.
10.(2017全国Ⅱ)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动.若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动.物块与桌面间的动摩擦因数为( )
A.2- B.
C. D.
答案C
解析假设物块质量为m,物块与桌面间的动摩擦因数为μ,当物块在水平力F作用下做匀速直线运动时满足F=μmg;当物块在与水平方向成60°角的力F作用下做匀速直线运动时满足Fcos 60°=μ(mg-Fsin 60°);联立方程解得,物块与桌面间的动摩擦因数μ=,故选项C正确.
11.如图所示,用一根绳子a把物体挂起来,再用另一根水平的绳子b把物体拉向一边固定起来.物体的重力是40 N,绳子a与竖直方向的夹角θ=30°,绳子a和b对物体的拉力分别是多大?
答案46.2 N 23.1 N
解析
对物体受力分析,如图所示,物体受三个力作用:绳子a的拉力Fa,绳子b的拉力Fb,重力G,这三个力平衡,由三角形定则Fa、Fb、G必构成首尾相接的封闭矢量三角形,如图所示,则有
Fb=Gtan 30°=40× N=23.1 N
Fa= N=46.2 N.
12.
如图所示,用绳AC和BC吊起一个重50 N的物体,两绳AC、BC与竖直方向的夹角分别为30°和45°.求绳AC和BC对物体的拉力.
答案50(-1) N 25() N
解析以C为原点作直角坐标系.设x轴水平,y轴竖直,在图上标出FAC和FBC在x轴和y轴上的分力,如图所示,即
FACx=FACsin 30°=FAC
FACy=FACcos 30°=FAC
FBCx=FBCsin 45°=FBC
FBCy=FBCcos 45°=FBC
在x轴上,FACx与FBCx大小相等,即
FAC=FBC ①
在y轴上,FACy与FBCy的合力与重力相等,即
FAC+FBC=50 N②
解①②两式得:
绳BC的拉力FBC=25() N
绳AC的拉力FAC=50(-1) N.
13.
如图所示,质量为m1=5 kg的滑块置于一粗糙的斜面上,用一平行于斜面的大小为30 N的力F推滑块,滑块沿斜面向上匀速运动,斜面体质量m2=10 kg,且始终静止,g取10 m/s2,求:
(1)斜面对滑块的摩擦力大小;
(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力的大小.
答案(1)5 N (2)15 N 135 N
解析(1)用隔离法:对滑块受力分析,如图甲所示,在平行斜面的方向上
F=m1gsin 30°+f,
f=F-m1gsin 30°=(30-5×10×0.5) N=5 N.
(2)用整体法:因两个物体均处于平衡状态,故可以将滑块与斜面体看作一个整体来研究,其受力如图乙所示,由图乙可知
在水平方向上有f地=Fcos 30°=15 N;
在竖直方向上有FN地=(m1+m2)g-Fsin 30°=135 N.
1
课时训练16 作用力与反作用力
基础夯实
1.春天,河边的湿地很松软,人在湿地上行走时容易下陷,在人下陷时( )
A.人对湿地地面的压力就是他受的重力
B.人对湿地地面的压力大于湿地地面对他的支持力
C.人对湿地地面的压力等于湿地地面对他的支持力
D.人对湿地地面的压力小于湿地地面对他的支持力
答案C
解析人下陷时,是因为人的重力大于湿地对人的支持力,但湿地对人的支持力和人对湿地的压力是作用力与反作用力,大小始终相等.
2.汽车拉着拖车在平直的公路上运动,下列说法正确的是( )
A.汽车能拉着拖车向前运动是因为汽车对拖车的拉力大于拖车拉汽车的力
B.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力
C.匀速前进时,汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力;加速前进时,汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力
D.拖车加速前进时,是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力,汽车加速是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它的拉力
答案D
解析汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力和反作用力,二者一定等大、反向、分别作用在拖车和汽车上,故A错;作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失,故B错;不论汽车匀速运动还是加速运动,作用力和反作用力总相等,故C错;拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力(包括其他阻力),汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力,故D对.
3.甲、乙两人发生口角,甲打了乙的胸口一拳致使乙受伤,法院判决甲应支付乙医疗费.甲狡辩说:我打了乙一拳,根据牛顿第三定律知,作用力与反作用力大小相等,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应为( )
A.甲打乙的力大于乙对甲的作用力,判决甲付给乙医疗费
B.甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力,但拳头的承受能力大于胸口的承受能力,所以乙受伤而甲未受伤,甲又主动打乙,故判决甲支付乙的医疗费
C.甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力,甲的拳和乙的胸口受伤的程度不同,甲轻而乙重,故判决甲支付乙的医疗费
D.由于是甲用拳打乙的胸口,所以甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力,故判决甲支付乙的医疗费
答案B
解析此题的创新之处在于由物理原理上升到了法院审理.甲打乙的胸口时,从物理角度看,作用力与反作用力的大小是相等的,但是从生理角度看,因为甲的拳头与乙的胸口承受外力的限度不同,所以甲的拳头与乙的胸口的疼痛感受和受伤情形不同.此外,从法理角度看,是甲主动出手伤人的,甲是施暴者,乙是受害人.对A,甲打乙的力与乙对甲的反作用力,是一对作用力与反作用力,大小是相等的,故A选项错误;对B,由上面的分析可知,从物理的角度、从生理的角度、从法理的角度,法院的判决是正确的,故B选项正确;对C,甲打乙的力与乙对甲的反作用力固然大小相等,甲的拳头与乙的胸口的受伤程度也轻重不同,但法理上的判决依据是看谁是受害人,谁是施暴者,故C选项错误;对D,甲对乙的力与乙对甲的反作用力,大小相等,不可能“远大于”,故D选项错误.
4.下面关于作用力和反作用力的说法中正确的是 ( )
A.先有作用力,后有反作用力
B.只有物体处于静止状态时,物体间才存在作用力和反作用力
C.只有物体相互接触时,物体间才存在作用力和反作用力
D.两个物体间的作用力和反作用力一定是同性质的力
答案D
解析作用力和反作用力具有同时性,选项A错误;作用力和反作用力总是成对出现,与所处的状态无关,选项B错误;不接触的物体间也能产生作用力和反作用力,选项C错误;作用力和反作用力是同性质的力,选项D正确.
5.关于反作用力在日常生活和生产技术中的应用,下列说法错误的是( )
A.在平静的水面上,静止着一只小船,船上有一人,人从静止开始从小船的一端走向另一端时,船向相反方向运动
B.汽车行驶时,通过排气筒向后排出燃气,从而获得向前的反作用力即动力
C.如图所示,农田灌溉用自动喷水器,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管会自动转向
D.软体动物乌贼在水中经过体侧的孔将水吸入鳃腔,然后用力把水挤出体外,乌贼就会向相反方向游去
答案B
解析人从一小船的一端走向另一端时,要受到船给人的摩擦力,方向与人行走的方向相同,根据牛顿第三定律知,人对小船也有一个摩擦力,其方向与人行走的方向相反,因此船将在这个摩擦力的作用下改变运动状态,而向人行走的相反方向运动,所以选项A正确.汽车行驶时,通过排气筒向后排出燃气,虽然燃气对排气筒有反作用力但毕竟很小,并不是汽车动力的来源,因此选项B错误.农业灌溉用的自动喷水器,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管在水的反作用力的推动下会自动旋转,大大增加了喷水的面积,选项C正确.乌贼通过身体侧面的孔和前面的特别漏斗,把水吸入鳃腔,然后用力把水挤出体外,根据牛顿第三定律可知,乌贼就获得了方向相反的反作用力,从而向排水的相反方向游去,选项D正确.
6.跳高运动员在起跳过程中,下列叙述正确的是( )
A.运动员对地面的压力大于地面对运动员的弹力
B.运动员对地面的压力等于运动员的重力
C.地面对运动员的弹力大于运动员对地面的压力
D.地面对运动员的弹力与运动员对地面的压力大小相等
答案D
解析运动员对地面的压力和地面对运动员的弹力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,选项A、C错误,选项D正确;运动员之所以能够跳起,是由于地面支持力大于自身重力,结合牛顿第三定律可知,选项B错误.
7.(多选)如图所示,一个物体浮在液面上,下列说法中正确的是( )
A.物体受到一对平衡力——重力G与浮力F的作用
B.浮力F的反作用力作用于液体
C.浮力F的反作用力作用于物体
D.重力G的反作用力与浮力F的反作用力也是一对平衡力
答案AB
解析物体共受到两个力的作用,即重力G和浮力F,浮力F的反作用力是物体对水的压力.所以A、B、C三个选项中A、B对,C错.针对D选项,重力G的反作用力与浮力F的反作用力分别作用在两个物体上,所以这两个力不可能是一对平衡力,故D选项是错误的.故正确选项为A、B.
8.(多选)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.火箭飞出大气层后,虽然没有了空气,但仍可通过喷气获得前进的动力
答案AD
解析火箭升空时,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,故选项B、C错误,选项A、D正确.
9.(多选)重物A用一根轻弹簧悬于天花板下,画出重物和弹簧的受力图如图所示.关于这几个力,以下说法正确的是( )
A.F1的反作用力是F2
B.F1的施力者是天花板
C.F3与F2是一对作用力与反作用力
D.F1与G是一对平衡力
答案AD
解析F1和F2分别是弹簧拉物体的力和物体拉弹簧的力,是一对作用力与反作用力,选项A正确;F1的施力者是弹簧,选项B错误;F2和F3是弹簧受到的一对平衡力,选项C错误;F1与G是A物体所受的一对平衡力,选项D正确.
能力提升
10.(多选)如图所示,一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套一个环.箱和杆的质量为m1,环的质量为m2.已知环沿着杆匀速下滑,环与杆的摩擦力大小为f,则此时箱子对地面的压力为 ( )
A.m1g B.(m1+m2)g
C.(m1+m2)g-f D.m1g+f
答案BD
解析以箱子为研究对象,分析受力情况:箱子受到重力m1g、地面的支持力FN和环对箱子向下的滑动摩擦力f,根据平衡条件有FN=m1g+f,根据牛顿第三定律得地面对面的压力FN'=m1g+f.
11.在天花板上用竖直悬绳吊一重力为G的电风扇,电风扇静止时受几个力作用?这几个力有什么关系呢?
答案见解析
解析找一个力的反作用力,就看这个力的施力物体是哪个物体,反作用力一定作用在这个物体上;找一个力的平衡力,就看这个力的受力物体,其平衡力必在同一受力物体上.
对静止的电风扇受力分析如图所示,电风扇受两个力:重力G、悬绳拉力F,电风扇受到的重力G和悬绳拉力F正好是一对平衡力.
12.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65 kg,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加速度g取10 m/s2.当运动员与吊椅一起以速度v=0.5 m/s上升时,试求:
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.
答案(1)400 N,方向竖直向下 (2)250 N,方向竖直向下
解析(1)设运动员竖直向下的拉力为F,则由牛顿第三定律可知,绳子对运动员竖直向上的拉力也为F,则绳对吊椅竖直向上的拉力也为F.选取运动员和吊椅整体为研究对象,则有2F-(m0+m)g=0,所以F= N=400 N,方向竖直向下.
(2)设吊椅对运动员的支持力为FN,以运动员为研究对象,则F+FN-m0g=0
所以FN=m0g-F=65×10 N-400 N=250 N
根据牛顿第三定律知,运动员对吊椅的压力为250 N,方向竖直向下.
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