高一物理相互作用力
第1讲重力弹力摩擦力
考点一重力和重心
1.力
(1)定义:力是-个物体对另-个物体的作用.
(2)作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度).
(3)性质:力有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征.
2.重力
(1)产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.
注意:重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力.
大小:G=mg,可用弹簧测力计测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的.
(3)方向:总是竖直同下.
(4)重心:物体的各部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心.
1影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布.
2不规则薄板形物体重心的确定方法: 悬挂法.
注意:重心的位置不一定在物体上.
考点二弹力
1.弹力
定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用
产生条件:1物体间直接接触;2接触处发生形变.
方向:总是与施力物体形变的方向相反.
2.弹力有无的判断方法
(1)条件法:根据弹力产生条件———物体是否直接接触并发生弹性形变.
(2)假设法:假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态, 若运动状态不变,则此处没有弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力.
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
4.弹力大小的计算
(1)应用胡克定律F=k计算弹簧的弹力.注意:x表示形变量.
(2)物体静止或做匀速直线动时,用共点力平衡来计算弹力.
(3)物体不平衡时应用牛顿第二定律计算弹力.
考点三摩擦力
定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动超势的力.
2.产生条件:(1)接触面粗糙。(2)接触处有压力.(3)两物体间有相对运动或相对运动的趋势.
3.方向:与受力物体相对运动或相对运动超势的方向相反.
4.大小
(1)滑动摩擦力:Ff=UFn,为动摩擦因数;
(2)静摩擦力:0
若两物体间有摩擦力,则两物体间一定有弹力,若两物体间有弹力,但两物体间不一定有摩擦力.(均选填“一定有”或“不一定有”)
第2讲力的合成与分解
考点一共点力的合成
1.合力与分力
(1)定义:如果一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力叫作那几个力的合力,那几个力叫作这个力的分力.
(2)关系:合力与分力是等效替代关系.
2.力的合成
(1)定义:求几个力的合力的过程.
(2)运算法则
1平行四边形定则:求两个互成角度的分力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,
如图甲所示,F1、F2为分力,F为合力.
2三角形定则:把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有同线段为合矢量:如图乙,F、F_2为分力,F为合力.
考点二力的分解的两种常用方法
1.力的分解是力的合成的逆运算,遵循的法则:平行四边形定则或三角形定则.
2.分解方法:
(1)按力产生的效果分解;
(2)正交分解如图,将结点o的力进行分解.
考点三“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”
活结:当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,绳上的力是相等的,即滑轮只改变力的方同,不改变力的大小d,如图甲,滑轮B两侧绳的拉力相等
死结:若结点不是滑轮,而是固定点时,称为“死结”结点,则两侧绳上的弹力不一定相等,如图乙,结点B两侧绳的拉力不相等.
3.动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆平衡时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则杆会转动。如图乙所示,若c为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方同.
4.定杆:若轻杆被固定,不发生转动,则杆受到的弹力方向不一定沿杆的方向,如图甲所示.
一、单选题
1.(24-25高一上·吉林·期末)如图所示为2024年巴黎奥运会中的四个比赛场景,下列对各场景的阐述中正确的是( )
A.图1所示,在邓雅文展示小轮车骑行技巧时,其可视为质点
B.图2所示,杨家玉获得田径女子20公里竞走冠军,“20公里”指的是比赛过程中杨家玉的位移
C.图3所示,刘洋展示“十字撑”保持静止时,每根倾斜悬绳的拉力方向均竖直向上
D.图4所示,陈艺文在女子三米跳板决赛中跳板被压到最低点的瞬间,对跳板的作用力大于自身的重力
2.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图,物块A、B处于静止状态,已知竖直墙壁粗糙,水平地面光滑,则关于物块A的受到的静摩擦力,说法正确的是( )
A.A不受静摩擦力 B.A受到两个静摩擦力
C.A受到一个静摩擦力 D.无法确定
3.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下水平向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下来,则下列叙述正确的是( )
A.鱼缸在桌布上滑动时,桌布对鱼缸底的滑动摩擦力是阻力
B.鱼缸在桌布上滑动时,鱼缸底对桌布的滑动摩擦力是动力
C.鱼缸在桌面上滑动时,鱼缸底对桌面的滑动摩擦力水平向左
D.鱼缸在桌面上滑动时,桌面受到的压力是由于鱼缸发生弹性形变产生的
4.(24-25高一上·天津南开·期末)如图所示,助跑器多用于短跑赛场上,在起跑前用力一蹬,帮助运动员进行加速的同时减少跑步带来的肌肉拉伤概率。下列说法正确的是( )
A.脚对助跑器施加一个向前的力
B.运动员进行加速时助跑器给脚的力大于脚对助跑器施加的力
C.脚对助跑器施加的力和助跑器施加给脚的力是一对平衡力
D.脚对助跑器施加的力和助跑器施加给脚的力性质相同,都属于弹力
5.(24-25高一上·山东淄博·阶段练习)如图所示,倾角为θ的光滑斜面长和宽均为l,一质量为m的质点由斜面左上方顶点P静止释放,若要求质点沿PQ连线滑到Q点,已知重力加速度为g,则在斜面上,可以对质点施加的作用力大小不可能为( )
A. B.mg C. D.
6.(22-23高一上·全国·单元测试)人们出行常用打车软件呼叫快车,快车司机为方便操作手机,用支架将手机固定在汽车中控台上方,如图所示。某次司机接单后去目的地接乘客,在汽车匀速直线行驶阶段,手机支架对手机的作用力为F,则下列说法正确的是( )
A.F方向竖直向上
B.F方向与汽车运动方向相同
C.F大小小于手机重力
D.F大小大于手机重力
7.(11-12高三·浙江宁波·阶段练习)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.
8.(21-22高一上·黑龙江鸡西·期末)如图所示,光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B,对A施加一水平向左的力F,整个装置保持静止。若将A的位置向左移动稍许,整个装置仍保持平衡,则( )
A.水平外力F不变 B.墙对B的作用力增大
C.地面对A的支持力增大 D.B对A的作用力减小
9.(11-12高一上·江西宜春·期中)如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G重力的过程中(绳OC不会断)( )
A.ON绳先被拉断
B.OM绳先被拉断
C.ON绳和OM绳同时被拉断
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
10.(20-21高一上·江苏泰州·阶段练习)如图所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B,物体B放在水平地面上,A、B均静止。已知A和B的质量分别为mA、mB,绳与水平方向的夹角为θ,则( )
A.物体B受到的摩擦力可能为0 B.物体B受到的摩擦力为mAgcosθ
C.物体B对地面的压力可能为0 D.物体B对地面的压力为mBg - mAgcosθ
二、多选题
11.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,质量为m的物体A沿粗糙斜面恰能匀速下滑,现给A施加一沿斜面向上的拉力F使A沿斜面减速下滑,此过程中质量为M的斜面B始终静止,则水平地面对斜面( )。
A.施加力F后有水平向左的摩擦力
B.始终无摩擦力
C.施加力F后支持力小于
D.支持力始终为
12.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,斜面静止在水平地面上,斜面上一物块受到一个水平力F作用而静止,此力F的方向与斜面底边平行,如果将力F撤销,下列对说法正确的是( )。
A.木块将沿斜面加速下滑
B.木块所受的摩擦力方向改变
C.木块受到的摩擦力变小
D.木块始终静止,其所受的摩擦力始终为零
13.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,一木板B放在水平地面上,木块A放在木板B的上面,木块A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上。用力F向左拉木板B,使它以速度v向左匀速运动,A稳定时弹簧秤示数也为F。下列说法中正确的是( )
A.地面受到的滑动摩擦力的大小等于F
B.地面与木板B的下表面是光滑接触
C.若木板B以2v的速度运动,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于2F
D.若用力2F拉木板B,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F
14.(19-20高一·全国·课时练习)如图所示,斜面c上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体及斜面均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.c受到地面的摩擦力向右
B.a、b两物体的受力个数一定相同
C.a、b两物体对斜面的压力一定相同
D.逐渐增大拉力F,b物体先滑动
15.(20-21高一上·全国·单元测试)如图所示,作用于O点的三个力平衡,其中一个力大小为F1,沿-y方向.大小未知的力F2与+x方向夹角为θ,则下列说法正确的是( )
A.力F3不可能在第三象限
B.力F3可能在第二象限的任意方向上
C.力F3与F2夹角越小,则F3与F2的合力越小
D.F3的最小值
三、解答题
16.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图甲,质量为的物块,挂在一根橡皮筋下端静止时,橡皮筋伸长。如图乙,将此物块放在倾角为37°的固定斜面上,仍用该橡皮筋拉住物块,使其沿斜面匀速下滑,橡皮筋伸长。已知,,重力加速度为。
(1)在甲图中画出物块受力示意图,并求橡皮筋的劲度系数;
(2)在乙图中画出物块受力示意图,并求物块与斜面间的动摩擦因数。
17.(24-25高一上·湖北恩施·期末)如图所示,水平地面上的两物块A和B(均可视为质点)通过一劲度系数为5N/cm的轻质弹簧连接,A套在竖直光滑杆上,已知A的质量为2kg,B的质量为,开始两者间距4cm,弹簧原长6cm,现对A施加一沿杆向上的外力,使A缓慢沿杆向上移动,当弹簧长度变为两物块开始距离的2倍时,物块B恰好滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取g=10m/s2),求:
(1)开始静止时B受到的摩擦力大小;
(2)B与地面之间的动摩擦因数及B刚要滑动时,A受到的沿杆向上的外力的大小。
18.(24-25高一上·黑龙江牡丹江·期末)如图所示,倾角为θ、质量为M的斜面体A置于水平地面上,在斜面体和竖直墙面之间放置一质量为m的光滑球B,水平力F大小为,向右作用于斜面体A上,系统始终处于静止状态。已知sinθ=0.8,重力加速度大小为g,求:
(1)球B对斜面体A的压力大小和墙面的压力大小;
(2)斜面体A受到水平地面的摩擦力Ff大小和方向。
19.(24-25高一上·浙江杭州·期中)如图所示,质量为m的物体置于倾角为的固定光滑斜面上。第一次用平行于斜面的推力作用于物体上能使其保持静止;第二次改用水平推力作用于物体上,也能使物体保持静止。
(1)画出推力为时物体的受力分析图并计算推力;
(2)画出推力为时物体的受力分析图并计算推力。
20.(24-25高一上·北京东城·期末)如图甲所示是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氢气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氢气球对其有大小恒为、方向竖直向上的拉力作用。将球面视为半径为R的几何球面,球心用O表示,如图乙所示,球面上A点与球心O的连线和O点与球面最低点的连线之间的夹角为θ。将人视为质点,当工作人员站在图乙中的A点处静止时,求:
(1)球面对工作人员作用力的大小F和作用力的方向;
(2)工作人员对球面压力的大小FN和摩擦力的大小Ff;
(3)为了维修更高处的镜面,工作人员移动到图乙中的B处,请说明他静止在B处时,第(1)、(2)问中提到的F、FN及Ff各有哪些变化。高一物理相互作用力知识点总结与练习
第1讲重力弹力摩擦力
考点一重力和重心
1.力
(1)定义:力是-个物体对另-个物体的作用.
(2)作用效果:使物体发生形变或改变物体的运动状态(即产生加速度).
(3)性质:力有物质性、相互性、矢量性、独立性等特征.
2.重力
(1)产生:由于地球的吸引而使物体受到的力.
注意:重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分力.
大小:G=mg,可用弹簧测力计测量。同一物体G的变化是由在地球上不同位置处g的变化引起的.
(3)方向:总是竖直同下.
(4)重心:物体的各部分都受重力作用,可认为重力集中作用于一点,即物体的重心.
1影响重心位置的因素:物体的几何形状;物体的质量分布.
2不规则薄板形物体重心的确定方法: 悬挂法.
注意:重心的位置不一定在物体上.
考点二弹力
1.弹力
定义:发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生的力的作用
产生条件:1物体间直接接触;2接触处发生形变.
方向:总是与施力物体形变的方向相反.
2.弹力有无的判断方法
(1)条件法:根据弹力产生条件———物体是否直接接触并发生弹性形变.
(2)假设法:假设两个物体间不存在弹力,看物体能否保持原有的状态, 若运动状态不变,则此处没有弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力.
(3)状态法:根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在.
4.弹力大小的计算
(1)应用胡克定律F=k计算弹簧的弹力.注意:x表示形变量.
(2)物体静止或做匀速直线动时,用共点力平衡来计算弹力.
(3)物体不平衡时应用牛顿第二定律计算弹力.
考点三摩擦力
定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,在接触面上会产生阻碍相对运动或相对运动超势的力.
2.产生条件:(1)接触面粗糙。(2)接触处有压力.(3)两物体间有相对运动或相对运动的趋势.
3.方向:与受力物体相对运动或相对运动超势的方向相反.
4.大小
(1)滑动摩擦力:Ff=UFn,为动摩擦因数;
(2)静摩擦力:0
若两物体间有摩擦力,则两物体间一定有弹力,若两物体间有弹力,但两物体间不一定有摩擦力.(均选填“一定有”或“不一定有”)
第2讲力的合成与分解
考点一共点力的合成
1.合力与分力
(1)定义:如果一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力叫作那几个力的合力,那几个力叫作这个力的分力.
(2)关系:合力与分力是等效替代关系.
2.力的合成
(1)定义:求几个力的合力的过程.
(2)运算法则
1平行四边形定则:求两个互成角度的分力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,
如图甲所示,F1、F2为分力,F为合力.
2三角形定则:把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有同线段为合矢量:如图乙,F、F_2为分力,F为合力.
考点二力的分解的两种常用方法
1.力的分解是力的合成的逆运算,遵循的法则:平行四边形定则或三角形定则.
2.分解方法:
(1)按力产生的效果分解;
(2)正交分解如图,将结点o的力进行分解.
考点三“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆”
活结:当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时,绳上的力是相等的,即滑轮只改变力的方同,不改变力的大小d,如图甲,滑轮B两侧绳的拉力相等
死结:若结点不是滑轮,而是固定点时,称为“死结”结点,则两侧绳上的弹力不一定相等,如图乙,结点B两侧绳的拉力不相等.
3.动杆:若轻杆用光滑的转轴或铰链连接,当杆平衡时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则杆会转动。如图乙所示,若c为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方同.
4.定杆:若轻杆被固定,不发生转动,则杆受到的弹力方向不一定沿杆的方向,如图甲所示.
一、单选题
1.(24-25高一上·吉林·期末)如图所示为2024年巴黎奥运会中的四个比赛场景,下列对各场景的阐述中正确的是( )
A.图1所示,在邓雅文展示小轮车骑行技巧时,其可视为质点
B.图2所示,杨家玉获得田径女子20公里竞走冠军,“20公里”指的是比赛过程中杨家玉的位移
C.图3所示,刘洋展示“十字撑”保持静止时,每根倾斜悬绳的拉力方向均竖直向上
D.图4所示,陈艺文在女子三米跳板决赛中跳板被压到最低点的瞬间,对跳板的作用力大于自身的重力
【答案】D
【详解】A.因要观察展示“技巧”,需分析邓雅文的动作,故不能将其视为质点,故A错误;
B.“20公里”为杨家玉行进轨迹的长度,即路程,而非起点到终点的直线距离位移,故B错误;
C.刘洋展示“十字撑”保持静止时,每根倾斜悬绳的拉力方向应沿绳方向向上,故C错误;
D.陈艺文起跳时具有向上的加速度,合力向上,分析可知跳板对陈艺文的作用力一定大于重力,故其对跳板的作用力一定大于重力,故D正确。
故选D。
2.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图,物块A、B处于静止状态,已知竖直墙壁粗糙,水平地面光滑,则关于物块A的受到的静摩擦力,说法正确的是( )
A.A不受静摩擦力 B.A受到两个静摩擦力
C.A受到一个静摩擦力 D.无法确定
【答案】C
【详解】以物块A、B为整体,由于水平地面光滑,根据受力平衡可知竖直墙壁对A没有弹力作用,则竖直墙壁对A没有摩擦力作用;以A为对象进行受力分析,可知A受到重力、B的支持力和摩擦力作用,所以A受到一个静摩擦力。
故选C。
3.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下水平向右拉出,鱼缸在桌面上继续向右滑行了一段距离后停下来,则下列叙述正确的是( )
A.鱼缸在桌布上滑动时,桌布对鱼缸底的滑动摩擦力是阻力
B.鱼缸在桌布上滑动时,鱼缸底对桌布的滑动摩擦力是动力
C.鱼缸在桌面上滑动时,鱼缸底对桌面的滑动摩擦力水平向左
D.鱼缸在桌面上滑动时,桌面受到的压力是由于鱼缸发生弹性形变产生的
【答案】D
【详解】A.鱼缸在桌布上滑动时,鱼缸相对于桌布向左运动,桌布对鱼缸底的滑动摩擦力向右,与鱼缸的运动方向相同,所以桌布对鱼缸底的滑动摩擦力是动力,故A错误;
B.鱼缸在桌布上滑动时,鱼缸底对桌布的滑动摩擦力向左,与桌布的运动方向相反,所以鱼缸底对桌布的滑动摩擦力是阻力,故B错误;
C.鱼缸在桌面上滑动时,鱼缸相对于桌面向右运动,桌面对鱼缸底的滑动摩擦力水平向左,则鱼缸底对桌面的滑动摩擦力水平向右,故C错误;
D.鱼缸在桌面上滑动时,桌面受到的压力是由于鱼缸发生弹性形变产生的,故D正确。
故选D。
4.(24-25高一上·天津南开·期末)如图所示,助跑器多用于短跑赛场上,在起跑前用力一蹬,帮助运动员进行加速的同时减少跑步带来的肌肉拉伤概率。下列说法正确的是( )
A.脚对助跑器施加一个向前的力
B.运动员进行加速时助跑器给脚的力大于脚对助跑器施加的力
C.脚对助跑器施加的力和助跑器施加给脚的力是一对平衡力
D.脚对助跑器施加的力和助跑器施加给脚的力性质相同,都属于弹力
【答案】D
【详解】A.当运动员起跑时,向后蹬助跑器,脚对助跑器施加一个向后的力,助跑器给脚一个向前的力,故A错误,
BCD.脚对助跑器施加的力和助跑器施加给脚的力是一对相互作用力,大小总是相等,性质相同,都属于弹力,故BC错误,D正确。
故选D。
5.(24-25高一上·山东淄博·阶段练习)如图所示,倾角为θ的光滑斜面长和宽均为l,一质量为m的质点由斜面左上方顶点P静止释放,若要求质点沿PQ连线滑到Q点,已知重力加速度为g,则在斜面上,可以对质点施加的作用力大小不可能为( )
A. B.mg C. D.
【答案】D
【详解】物体在斜面上受到重力,支持力和外力作用在斜面上做直线运动,将重力分解到沿斜面向下的分力为mgsinθ和垂直于斜面方向向上的分力mgcosθ,该分力与支持力平衡,所以沿着斜面方向的分力与施加的作用力的合力与PQ共线,根据三角形定则可知,当施加的作用力和PQ垂直时,作用力最小,所以施加的作用力的最小值为
故选D。
6.(22-23高一上·全国·单元测试)人们出行常用打车软件呼叫快车,快车司机为方便操作手机,用支架将手机固定在汽车中控台上方,如图所示。某次司机接单后去目的地接乘客,在汽车匀速直线行驶阶段,手机支架对手机的作用力为F,则下列说法正确的是( )
A.F方向竖直向上
B.F方向与汽车运动方向相同
C.F大小小于手机重力
D.F大小大于手机重力
【答案】A
【详解】根据平衡条件,手机支架对手机的作用力F与重力等大反向。
故选A。
7.(11-12高三·浙江宁波·阶段练习)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.
【答案】B
【详解】对物块受力分析可知,当倾角为时,物块受到静摩擦力
当倾角为时,物块受到滑动摩擦力
联立方程
故选B。
8.(21-22高一上·黑龙江鸡西·期末)如图所示,光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A,A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B,对A施加一水平向左的力F,整个装置保持静止。若将A的位置向左移动稍许,整个装置仍保持平衡,则( )
A.水平外力F不变 B.墙对B的作用力增大
C.地面对A的支持力增大 D.B对A的作用力减小
【答案】D
【详解】ABD.受力分析如图所示
A的位置左移,θ角减小,则对B的作用力
故 FN1减小,以AB为一个整体受力分析,有
所以水平外力F减小;B对A的作用力为
FN减小,故AB错误,D正确;
C.地面对A的作用力等于两个物体的重力,所以该力不变,故C错误。
故选D。
9.(11-12高一上·江西宜春·期中)如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G重力的过程中(绳OC不会断)( )
A.ON绳先被拉断
B.OM绳先被拉断
C.ON绳和OM绳同时被拉断
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
【答案】A
【详解】按照力的作用效果将OC绳对结点O的拉力分解,如图所示
FMO与OM绳的拉力相等,FNO与ON绳的拉力相等,且
FNO>FMO
因此ON绳先被拉断,BCD错误,A正确。
故选A。
10.(20-21高一上·江苏泰州·阶段练习)如图所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A与B,物体B放在水平地面上,A、B均静止。已知A和B的质量分别为mA、mB,绳与水平方向的夹角为θ,则( )
A.物体B受到的摩擦力可能为0 B.物体B受到的摩擦力为mAgcosθ
C.物体B对地面的压力可能为0 D.物体B对地面的压力为mBg - mAgcosθ
【答案】B
【详解】AB.由于B相对地面静止则B所受的摩擦为静摩擦,且B受力平衡有
f = mAgcosθ
A错误、B正确;
CD.由于B静止则B受力平衡有
FN = mBg - mAgsinθ
CD错误。
故选B。
二、多选题
11.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,质量为m的物体A沿粗糙斜面恰能匀速下滑,现给A施加一沿斜面向上的拉力F使A沿斜面减速下滑,此过程中质量为M的斜面B始终静止,则水平地面对斜面( )。
A.施加力F后有水平向左的摩擦力
B.始终无摩擦力
C.施加力F后支持力小于
D.支持力始终为
【答案】BD
【详解】物体A沿粗糙斜面恰能匀速下滑时,对物体A和斜面的整体分析可知,地面对斜面体无摩擦力作用,地面对斜面体的支持力为(m+M)g;当给A施加一沿斜面向上的拉力F使A沿斜面减速下滑时,物体A对斜面体的压力和摩擦力均不变,可知斜面体受力不变,即地面对斜面体仍无摩擦力作用,地面对斜面体的支持力始终为(m+M)g。
故选BD。
12.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,斜面静止在水平地面上,斜面上一物块受到一个水平力F作用而静止,此力F的方向与斜面底边平行,如果将力F撤销,下列对说法正确的是( )。
A.木块将沿斜面加速下滑
B.木块所受的摩擦力方向改变
C.木块受到的摩擦力变小
D.木块始终静止,其所受的摩擦力始终为零
【答案】BC
【详解】A.设木块的重力为mg,将木块所受的重力分解为垂直于斜面方向和沿斜面向下方向,沿斜面向下的分力大小为mgsinθ,如图所示
为物体在斜面平面内受力情况。力F未撤掉时,由根据平衡条件得,静摩擦力大小
所以最大静摩擦力不小于
力F撤掉时,重力分力
即重力的下滑分力一定小于最大静摩擦力,所以木块仍保持静止,故A错误;
BCD.F撤消后,由图可知
根据平衡条件得
f2=mgsinθ
所以木块受到的摩擦力变小。由图看出,木块所受的摩擦力方向发生了改变,故BC正确,D错误。
故选BC。
13.(20-21高一上·浙江·单元测试)如图所示,一木板B放在水平地面上,木块A放在木板B的上面,木块A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上。用力F向左拉木板B,使它以速度v向左匀速运动,A稳定时弹簧秤示数也为F。下列说法中正确的是( )
A.地面受到的滑动摩擦力的大小等于F
B.地面与木板B的下表面是光滑接触
C.若木板B以2v的速度运动,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于2F
D.若用力2F拉木板B,木块A受到的滑动摩擦力的大小等于F
【答案】BD
【详解】对物体A、B进行受力分析,如图
AB.由于木块A处于平衡状态,则有B对A的摩擦力为fA,由平衡条件可知,fA=F,方向向左,根据作用力与反作用力, A对B的滑动摩擦力fB=fA=F,方向水平向右;对B物体进行受力分析,水平方向受到向左的F作用,物体A对B向右的摩擦力大小也为F,则地面对物体B一定没有摩擦力,又因为B对地面有压力,所以地面与木板B的下表面是光滑接触的,故A错误,B正确;
C.若木板B以的速度运动,由于AB之间的正压力不变,故木块A受到的滑动摩擦力的大小还是等于F,故C错误;
D.若用力2F拉木板B,由于AB之间的正压力仍然保持不变,故木块A受到的滑动摩擦力的大小还是等于F,故D正确。
故选BD。
14.(19-20高一·全国·课时练习)如图所示,斜面c上放有两个完全相同的物体a、b,两物体间用一根细线连接,在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F,使两物体及斜面均处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.c受到地面的摩擦力向右
B.a、b两物体的受力个数一定相同
C.a、b两物体对斜面的压力一定相同
D.逐渐增大拉力F,b物体先滑动
【答案】AC
【详解】A.以a、b、c整体为研究对象,受力分析,可知有向左运动的趋势,则c受到的摩擦力向右,A正确;
B.a物体受重力、细线拉力、支持力、摩擦力,b物体受重力、支持力、拉力,不一定有摩擦力,B错误;
C.对a、b分别受力分析,正交分解有
FN=mgcosα-FTsinθ
支持力相等,所以压力相同,C正确;
D.对a沿斜面方向有
FTcosθ+mgsinθ=Ffa
对b沿斜面方向有
FTcosθ-mgsinθ=Ffb
正压力相等,所以最大静摩擦力相等,则a先达到最大静摩擦力,先滑动,D错误。
故选AC。
15.(20-21高一上·全国·单元测试)如图所示,作用于O点的三个力平衡,其中一个力大小为F1,沿-y方向.大小未知的力F2与+x方向夹角为θ,则下列说法正确的是( )
A.力F3不可能在第三象限
B.力F3可能在第二象限的任意方向上
C.力F3与F2夹角越小,则F3与F2的合力越小
D.F3的最小值
【答案】BD
【详解】AB.三个力平衡时合力为零,由平衡条件知:其中任意两个力的合力与第三力大小相等、方向相反,做出F2、F1的合力,必定与F3大小相等、方向相反,根据几何知识分析的方向范围和最小值,根据平行四边形定则,做出,如图所示
与等大反向,可以在第四象限任意范围内,以及第一象限一定范围内,故可以在第二象限任意方向,第三象限一定范围内,A错误B正确;
C.F3与F2的合力大小等于F1的大小,恒定不变,C错误;
D.从图中可知当与垂直时,最小,根据三角函数可得
D正确。
故选BD。
三、解答题
16.(24-25高一上·上海闵行·期末)如图甲,质量为的物块,挂在一根橡皮筋下端静止时,橡皮筋伸长。如图乙,将此物块放在倾角为37°的固定斜面上,仍用该橡皮筋拉住物块,使其沿斜面匀速下滑,橡皮筋伸长。已知,,重力加速度为。
(1)在甲图中画出物块受力示意图,并求橡皮筋的劲度系数;
(2)在乙图中画出物块受力示意图,并求物块与斜面间的动摩擦因数。
【答案】(1),
(2),
【详解】(1)物块受力示意图如图所示
根据受力平衡可得
根据胡克定律可得
联立可得橡皮筋的劲度系数为
(2)物块受力示意图如图所示
根据平衡条件可得
,
又
,
联立解得物块与斜面间的动摩擦因数为
17.(24-25高一上·湖北恩施·期末)如图所示,水平地面上的两物块A和B(均可视为质点)通过一劲度系数为5N/cm的轻质弹簧连接,A套在竖直光滑杆上,已知A的质量为2kg,B的质量为,开始两者间距4cm,弹簧原长6cm,现对A施加一沿杆向上的外力,使A缓慢沿杆向上移动,当弹簧长度变为两物块开始距离的2倍时,物块B恰好滑动,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取g=10m/s2),求:
(1)开始静止时B受到的摩擦力大小;
(2)B与地面之间的动摩擦因数及B刚要滑动时,A受到的沿杆向上的外力的大小。
【答案】(1)10N
(2),25N
【详解】(1)开始弹簧处于压缩状态,由胡克定律可得
对B受力分析,由平衡条件有
解得
(2)由题可知,当滑块B即将滑动时,弹簧形变量2cm,此时由胡克定律可得
由几何关系有
对B受力分析,如图
由平衡条件有
解得
对A受力分析,如图
由平衡条件得
解得
18.(24-25高一上·黑龙江牡丹江·期末)如图所示,倾角为θ、质量为M的斜面体A置于水平地面上,在斜面体和竖直墙面之间放置一质量为m的光滑球B,水平力F大小为,向右作用于斜面体A上,系统始终处于静止状态。已知sinθ=0.8,重力加速度大小为g,求:
(1)球B对斜面体A的压力大小和墙面的压力大小;
(2)斜面体A受到水平地面的摩擦力Ff大小和方向。
【答案】(1),
(2),方向水平向左
【详解】(1)以B球为研究对象,设墙面对B球的弹力大小为F1,斜面体A对球B的弹力大小为,受力情况如图所示
由共点力平衡条件有
,
解得
,
由牛顿第三定律,球B对斜面体A的压力大小为
球对墙面的压力大小为
(2)对AB整体,由平衡条件有
将代入可求得
方向水平向左。
19.(24-25高一上·浙江杭州·期中)如图所示,质量为m的物体置于倾角为的固定光滑斜面上。第一次用平行于斜面的推力作用于物体上能使其保持静止;第二次改用水平推力作用于物体上,也能使物体保持静止。
(1)画出推力为时物体的受力分析图并计算推力;
(2)画出推力为时物体的受力分析图并计算推力。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)图甲受力分析如图所示
物体在斜面上保持平衡,由平衡条件知
(2)图乙受力分析如图
由平衡条件得
解得
20.(24-25高一上·北京东城·期末)如图甲所示是“中国天眼”500m口径球面射电望远镜维护时的照片。为不损伤望远镜球面,质量为m的工作人员被悬在空中的氢气球拉着,当他在离底部有一定高度的望远镜球面上缓慢移动时,氢气球对其有大小恒为、方向竖直向上的拉力作用。将球面视为半径为R的几何球面,球心用O表示,如图乙所示,球面上A点与球心O的连线和O点与球面最低点的连线之间的夹角为θ。将人视为质点,当工作人员站在图乙中的A点处静止时,求:
(1)球面对工作人员作用力的大小F和作用力的方向;
(2)工作人员对球面压力的大小FN和摩擦力的大小Ff;
(3)为了维修更高处的镜面,工作人员移动到图乙中的B处,请说明他静止在B处时,第(1)、(2)问中提到的F、FN及Ff各有哪些变化。
【答案】(1),力的方向为竖直向上
(2),
(3)F的大小和方向都不变,FN变小,Ff变大
【详解】(1)人静止,所受合力为零,因此球面对人作用力的大小为
力的方向为竖直向上;
(2)将力F沿半径方向和切线方向正交分解,可得人对球面压力的大小
对球面摩擦力的大小
(3)人移动到图乙中的B处时,由于氢气球对其拉力和其自身的重力都不变,因此力F的大小和方向都不变;由于B点位置比A点高,因此θ变大,由第(2)问结果可知,FN变小,Ff变大