高中物理教科版必修一 限时集训重力　弹力　摩擦力 Word版含解析

重力　弹力　摩擦力　
1．如图所示，两辆车以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是(　　)
A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B．重力的方向总是垂直向下的
C．物体重心的位置只与物体的质量分布有关
D．力是使物体运动的原因
A　[物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，故A正确，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C错误；力不是使物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因，D错误。]
2.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，如图所示，小球下方与一光滑斜面接触。关于小球的受力，下列说法正确的是(　　)
A．重力和细线对它的拉力
B．重力、细线对它的拉力和斜面对它的支持力
C．重力和斜面对它的支持力
D．细线对它的拉力和斜面对它的支持力
A　[小球匀速运动，处于平衡状态，合力为零，则水平方向不能有力的作用，否则细线不可能处于竖直状态，故选项A正确。]
3.(多选)如图所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心，下列说法正确的是(　　)
A．球一定受墙的弹力且水平向左
B．球可能受墙的弹力且水平向左
C．球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上
D．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上
BC　[F大小合适时，球可以静止在无墙的斜面上，F增大时墙才会对球有水平向左的弹力，故A项错误，B项正确；而斜面必须有垂直于斜面向上的弹力才能使球不下落，故C项正确，D项错误。]
4．(2019·青岛检测)如图所示的四个图中，AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链连接，且系统均处于静止状态。现用等长的轻绳来代替轻杆，能保持平衡的是(　　)
甲　　　乙　　　丙　　　　丁
A．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丙
B．图中的AB杆可以用轻绳代替的有甲、丙、丁
C．图中的BC杆可以用轻绳代替的有乙、丙、丁
D．图中的BC杆可以用轻绳代替的有甲、乙、丁
B　[如果杆受拉力作用，可以用与之等长的轻绳代替，如果杆受压力作用，则不可用等长的轻绳代替，题图甲、丙、丁中的AB杆均受拉力作用，而甲、乙、丁中的BC杆均受沿杆的压力作用，故A、C、D均错误，B正确。]
题组二：胡克定律的应用
5.(2019·万州模拟)如图所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们的一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长。若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了Δx，则Δx为(　　)
A.　　 B.
C. D.
A　[设放质量为m的物体时，k1压缩量为x，有k1x＝mg；放质量为2m的物体时，又压缩了Δx，有k1(x＋Δx)＋k2Δx＝2mg，将k1x＝mg代入，即可得Δx＝，故选项A正确。]
6.(2019·宁波模拟)如图所示，A、B两个物块的重力分别是GA＝3 N，GB＝4 N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F＝2 N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力，有可能是(　　)
A．3 N和4 N B．5 N和6 N
C．1 N和2 N D．5 N和2 N
D　[当弹簧由于被压缩而产生2 N的弹力时，由受力平衡及牛顿第三定律知识：天花板受到的拉力为1 N，地板受到的压力为6 N；当弹簧由于被拉伸而产生2 N的弹力时，可得天花板受到的拉力为5 N，地板受到的压力为2 N，D正确。]
7．(2019·潍坊调研)一小组将两个完全相同的轻弹簧分别按图甲和图乙连接，等效为两个新弹簧，测得两个新弹簧的“拉力与弹簧伸长量的关系图象”如图丙所示，则下列说法正确的是(　　)
甲　 　乙　　　丙
A．F＝2 N时甲图中每个弹簧伸长0.1 m
B．F＝2 N时乙图中每个弹簧伸长0.1 m
C．原来每个弹簧的劲度系数为20 N/m
D．b为甲图弹簧得到的图象
A　[根据弹簧串联与并联的特点可知，两条弹簧并联后新弹簧的劲度系数增大，而串联后新弹簧的劲度系数相对较小；弹簧的拉力与弹簧伸长量的关系图象中，直线的斜率：k＝，对比胡克定律：F＝kΔx可知，直线的斜率即表示弹簧的劲度系数。由于a的劲度系数大，b的劲度系数小，所以a为甲图弹簧得到的图象，b为乙图弹簧得到的图象，D错误。甲图是两根弹簧并联，新弹簧的伸长量等于每一个弹簧的伸长量，所以甲图中，F＝2 N时每个弹簧都伸长0.1 m，故A正确，B错误。由丙图可知，新弹簧的劲度系数：k甲＝＝ N/m＝20 N/m，则原来每个弹簧的劲度系数一定不是20 N/m，故C错误。]
题组三：摩擦力的分析与计算
8.(2019·成都调研)将一物块分成相等的A、B两部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用绳子拴在天花板上，绳子处于竖直伸直状态，整个装置静止。则(　　)
A．绳子上拉力一定为零
B．地面受的压力可能为零
C．地面与物体B间可能存在摩擦力
D．A、B之间可能存在摩擦力
D　[若A、B间没有摩擦力，则A受重力和绳的拉力平衡，若A、B间有摩擦力，则A受重力、支持力和B对A摩擦力可平衡，绳的拉力可以为零，选项A错误，D正确；由平衡条件知，若A、B间没有摩擦力，则B受重力和地面对B的支持力，若A、B间有摩擦力，则B受重力、A对B的压力、地面对B的支持力和A对B摩擦力，故地面受的压力不可能为零，选项B错误；A、B作为整体，水平方向不受力，故地面与B间没有摩擦力，选项C错误。]
9．(2019·贵阳模拟)如图所示，一物块放在倾斜的木板上，当木板的倾角θ分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小相等，则物块与木板间的动摩擦因数为(　　)
A.　　　　B.　　　　C.　　　　D.
B　[当木板倾角是30°时，物块受到静摩擦力，其大小等于mgsin 30°，当木板倾角是45°时，物块受到的是滑动摩擦力，其大小等于μmgcos 45°，由题意可得μmgcos 45°＝mgsin 30°，解得μ＝，选项B正确。]
10．物体A的质量为1 kg，置于水平地面上，物体与地面的动摩擦因数为μ＝0.2，从t＝0开始物体以一定初速度v0向右滑行的同时，受到一个水平向左的恒力F＝1 N的作用，则能反映物体受到的摩擦力f随时间变化的图象的是图中的(取向右为正方向，g＝10 m/s2)(　　)
A　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D
A　[开始时，滑动摩擦力方向与速度方向相反，即水平向左，大小为f＝μmg＝2 N；当物体的速度减到零时，由于物体受到向左的恒力F＝1 N的作用，所以物体将受到向右的静摩擦力，大小等于1 N，A项正确。]
11.(多选)如图所示，将一质量为m的滑块轻轻放置于传送带的左端，已知传送带以速度v0顺时针运动，滑块与传送带间的动摩擦因数为μ，传送带左右距离无限长，重力加速度为g。从滑块放上去开始计时，在t时刻突然断电，传送带以大小为a的加速度匀减速至停止。关于滑块放上去后受到的摩擦力，下列说法正确的是(　　)
A．滑块始终没有受到静摩擦力作用
B．滑块刚放上去时受到的滑动摩擦力为μmg
C．滑块受到的摩擦力一直不变
D．传送带减速时滑块受到的摩擦力可能变为ma
BD　[滑块刚放上去时，受到向前的滑动摩擦力，大小为μmg；如果断电时滑块速度已经达到v0，且a≤μg，则滑块与传送带将以相同的加速度减速，滑块受到静摩擦力，大小为ma；如果断电时滑块速度刚好达到v0，且a>μg，则传送带以加速度a减速，滑块只能以加速度μg减速，滑块受到滑动摩擦力，大小为μmg，方向在断电时刻突然变为向后；至于断电时刻，滑块速度未达到v0的情况，更为复杂，在此不做讨论；综上所述，选项A、C错误，B、D正确。]
12.(多选)如图所示，用一水平力F把A、B两个物体挤压在竖直的墙上，A、B两物体均处于静止状态，下列判断正确的是(　　)
A．B物体对A物体的静摩擦力方向向下
B．F增大时，A和墙之间的摩擦力也增大
C．若B的重力大于A的重力，则B受到的摩擦力大于墙对A的摩擦力
D．不论A、B的重力哪个大，B受到的摩擦力一定小于墙对A的摩擦力
AD　[将A、B视为整体，可以看出A物体受到墙的摩擦力方向竖直向上，对B受力分析可知B受到的摩擦力方向向上，由牛顿第三定律可知B对A的摩擦力方向向下，A正确；由于A、B两物体受到的重力不变，根据平衡条件可知B错误；A和墙之间的摩擦力与A、B两物体的总重力等大、反向，故C错误，D正确。]
[考点综合练]
13.(2019·呼和浩特检测)木块A、B分别重40 N和60 N，由一根轻弹簧连接，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.2。夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了3 cm，弹簧的劲度系数为200 N/m。系统置于水平地面上静止不动。现用水平向右的拉力F作用在木块B上，如图所示(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
A．若水平拉力F大于14 N，木块A、B将一起开始向右运动
B．若水平拉力F大于20 N，木块A、B将一起开始向右运动
C．若水平拉力F＝5 N，木块B将开始向右运动
D．如果水平拉力F向左作用在木块B上，且若水平拉力F的大小大于19 N时，木块B将开始向左运动
D　[施加力F前，由平衡条件得，木块受的静摩擦力f＝kx＝200 N/m×0.03 m＝6 N，施加力F后，由平衡条件得，B恰好发生相对滑动时的拉力大小F1＝μGB－kx＝0.2×60 N－6 N＝6 N，故当水平拉力大于6 N时木块B开始向右运动，A恰好发生相对滑动时，弹簧弹力大小F′＝μGA＝8 N，则拉力大小F2＝μGB＋F′＝20 N，故当水平拉力大于20 N时木块A开始向右运动，选项A、B、C错误；若水平拉力F向左，由平衡条件得，B恰好发生相对滑动时的拉力大小F3＝μGB＋kx＝0.2×60 N＋6 N＝18 N，因为F＝19 N>18 N，故木块B将开始向左运动，选项D正确。]
14.如图所示，倾角为45°的斜面B放置在水平面上，物块A放在斜面B上，A、B接触面光滑，水平力F作用在物块A上，A、B一起向左沿着水平面匀速滑动，若B与地面间的动摩擦因数为μ，则物块A与斜面B的质量之比为(　　)
A. B. C. D.
A　[把A、B看成一个整体，根据平衡条件得F＝μ(mA＋mB)g，以A物体为研究对象，A物体受到三个力的作用，因为斜面的倾角为45°，则F＝mAg，解得＝，A正确。]
15.如图所示，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定的范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0)。由此可求出(　　)
A．物块的质量
B．斜面的倾角
C．物块与斜面间的最大静摩擦力
D．物块对斜面的压力
C　[设斜面倾角为θ，斜面对物块的最大静摩擦力为Ff。当F取最大值F1时，最大静摩擦力Ff沿斜面向下，由平衡条件可得F1＝mgsin θ＋Ff；当F取最小值F2时，Ff沿斜面向上，由平衡条件可得F2＝mgsin θ－Ff。联立两式可求出最大静摩擦力Ff＝，C选项正确。FN＝mgcos θ，因为m和θ均未知，所以不能求出物块的质量、斜面的倾角和物块对斜面的压力，A、B、D选项错误。]
16.一横截面为直角三角形的木块按如图所示放置，质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30°的直角边上，物体C放在倾角为60°的直角边上，B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接，A、C的质量比为，整个装置处于静止状态。已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(μ<1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧弹力大小为mg，C与斜面间无摩擦，则(　　)
A．物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向
B．物体A所受摩擦力大小为mg，物体B不受摩擦力作用
C．弹簧处于拉伸状态，A、B两物体所受摩擦力大小均为mg，方向均沿斜面向下
D．剪断弹簧瞬间，物体A一定加速下滑
C　[物体C的质量为m，其重力沿斜面的分力为2mg，取A、B及中间的弹簧为系统，则有2mg＝2mgsin 30°＋Ff，所以Ff＝mg，因动摩擦因数μ<1，所以A、B一定受摩擦力作用，且方向均沿斜面向下，A、B错误；物体A、B的受力情况分别如图甲、乙所示，即有T＝mgsin 30°＋FfA，T′＋FfB＋mgsin 30°＝2mg，T＝T′，得FfA＝FfB＝mg，C正确；剪断弹簧瞬间，物体A仍处于静止状态，D错误。
甲　　　　　　乙　　　　　]　　　
高考真题集中练
(教师用书独具)
1.(2017·全国卷Ⅱ)如图所示，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.
C　[设物块的质量为m。据平衡条件及摩擦力公式有
拉力F水平时，F＝μmg
拉力F与水平面成60°角时，Fcos 60°＝μ(mg－Fsin 60°)
联立解得μ＝。故选C。]
2．(多选)(2016·全国卷Ⅰ)如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则(　　)
A．绳OO′的张力也在一定范围内变化
B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
BD　[因为物块b始终保持静止，所以绳OO′的张力不变，连接a和b的绳的张力也不变，选项A、C错误；拉力F大小变化，F的水平分量和竖直分量都发生变化，由共点力的平衡条件知，物块b受到的支持力和摩擦力在一定范围内变化，选项B、D正确。]
3．(2014·全国卷Ⅰ)如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位置时相比，小球的高度(　　)
A．一定升高
B．一定降低
C．保持不变
D．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
A　[这是一连接体，当稳定后，小球与小车有相同的加速度，橡皮筋中弹力满足胡克定律，并且竖直方向合力为零，由此判断橡皮筋竖直方向的分量与原来长度的关系。设橡皮筋原长为l0、劲度系数为k，静止时，橡皮筋长度为l，加速时长度为l′且与竖直方向夹角为θ。由胡克定律可知，静止时k(l－l0)＝mg，加速时小球受力分析如图所示，由牛顿第二定律可知
k(l′－l0)cos θ＝mg
k(l′－l0)sin θ＝ma
则k(l－l0)＝k(l′－l0)cos θ
l′cos θ＝l－l0(1－cos θ)
即l′cos θ所以小球高度一定升高，故选项A正确。]
4．(2017·全国卷Ⅲ)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)(　　)
A．86 cm B．92 cm C．98 cm D．104 cm
B　[轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上，钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm，以钩码为研究对象，受力如图所示，由胡克定律F＝k＝0.1k，由共点力的平衡条件和几何知识得F＝＝；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，设弹性绳的总长度变为l′，由胡克定律得F′＝k，由共点力的平衡条件F′＝，联立上面各式解得l′＝92 cm，选项B正确。]