2021版浙江新高考选考物理一轮复习教师用书:2第二章 1第1节 重力 弹力 摩擦力
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2016.10 | 2017.4 | 2017.11 | 2018.4 | 2018.11 | 2019.4 | 2020.1 | ||
1.重力、基本相互作用 | c | 3 | 7、10 | 11 |
| 9 |
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2.弹力 | c |
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| 5 |
| 9、20 |
| 13 |
3.摩擦力 | c |
| 7 | 5、20 |
| 9 |
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4.力的合成 | c | 13 | 10 |
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| 17 |
| 11 |
5.力的分解 | c | 13 | 7 |
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实验:探究求合力的方法 |
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| 17(1) |
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第1节 重力 弹力 摩擦力
【基础梳理】
提示:弹性形变 直接接触 弹性形变 相反 弹性限度 正比 接触面粗糙 接触处有弹力 相对运动趋势
0 Ffm 相反 μFN 相反 粗糙程度
【自我诊断】
判一判
(1)只要物体发生形变就会产生弹力作用.( )
(2)物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反.( )
(3)轻绳、轻杆的弹力方向一定沿绳、杆的方向.( )
(4)滑动摩擦力的方向不可能与物体运动方向相同.( )
(5)滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关,与接触面的面积大小也无关.( )
(6)运动的物体也可能受到静摩擦力的作用.( )
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√
做一做
如图所示,在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球,小球的直径恰好和盒子内表面正方体的棱长相等,盒子沿倾角为α的固定斜面滑动,不计一切摩擦,下列说法中正确的是( )
A.无论盒子沿斜面上滑还是下滑,球都仅对盒子的下底面有压力
B.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和右侧面有压力
C.盒子沿斜面下滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力
D.盒子沿斜面上滑时,球对盒子的下底面和左侧面有压力
提示:选A.先以盒子和小球组成的系统为研究对象,无论上滑还是下滑,用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a=gsin α,方向沿斜面向下,由于盒子和小球始终保持相对静止,所以小球的加速度大小也是a=gsin α,方向沿斜面向下,小球重力沿斜面向下的分力大小恰好等于所需的合外力,因此不需要盒子的左、右侧面提供弹力,故选项A正确.
重力 基本相互作用
【题组过关】
1.关于物体的重力和重心,下列说法正确的是( )
A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的,所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的,当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(如正方体),其重心一定在其几何中心处
解析:选C.重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下,选项A错误;同一物体在地球上不同位置所受重力不同,与弹簧测力计无关,选项B错误;重心为物体各部分所受重力的等效作用点,选项C正确;重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关,如果质量分布不均匀,仅有规则几何外形,其重心也不一定在几何中心上,选项D错误.
2.(2020·金华调研)下列有关力的说法中正确的是( )
A.力的产生离不开施力物体,但可以没有受力物体,例如,一个人用很大的力挥动网球拍,却没击中球,有施力物体而没有受力物体
B.力的产生离不开受力物体,但可以没有施力物体,例如物体冲上光滑斜面,在沿斜面上升过程中受到沿斜面向上的冲力,这个力没有施力物体
C.力是物体对物体的作用,如果找不到施力物体或受力物体,说明这个力就不存在
D.不接触的物体间也可以产生力的作用,例如,磁铁吸引铁钉,可见力可以离开物体单独存在
解析:选C.力的产生离不开施力物体,也离不开受力物体.一个人用很大的力挥动网球拍,却没击中球,球拍对球并没有力的作用,故A错误;力的产生离不开受力物体和施力物体,物体冲上光滑斜面的过程中,并没有受到向上的冲力,故B错误;力是一个物体对另一个物体的作用,如果找不到施力物体或受力物体,说明这个力就不存在,故C正确;不接触的物体间也可以产生力的作用,磁铁吸引铁钉,是磁铁的磁场对铁钉产生的作用,不能说明力可以离开物体单独存在,故D错误.
弹 力
【知识提炼】
1.弹力的判断
(1)弹力有无的判断
(2)弹力方向的判断
①五种常见模型中弹力的方向
②根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向.
2.弹力大小计算的三种方法
(1)根据胡克定律进行求解.
(2)根据力的平衡条件进行求解.
(3)根据牛顿第二定律进行求解.
【题组过关】
1.在半球形光滑碗内斜搁一根筷子,如图所示,筷子与碗的接触点分别为A、B,则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为( )
A.均竖直向上
B.均指向球心O
C.A点处指向球心O,B点处竖直向上
D.A点处指向球心O,B点处垂直于筷子向上
答案:D
2.(2020·宁波六校联考)如图所示,一个球形物体静止于光滑水平面上,并与竖直光滑墙壁接触,A、B两点是球跟墙和地面的接触点,则下列说法中正确的是( )
A.物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用
B.物体受重力、B点的支持力作用
C.物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用
D.物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用
解析:选B.假设没有光滑墙壁,物体也不会左右滚动,可见物体并未受到A点的弹力,A错误;B点对物体的支持力和地面对物体的弹力实为一个力,所以C错误;物体对地面的压力作用在地面上,并不是物体受到的力,受力分析时一定要明确研究对象,D错误;综上,B正确.
摩擦力
【知识提炼】
1.判断静摩擦力的有无和方向的方法
(1)假设法:利用假设法判断的思维程序如下:
(2)状态法:先判断物体的状态(即加速度的方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力,然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向.
(3)牛顿第三定律法:先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向.
2.摩擦力大小的计算
(1)滑动摩擦力的计算:滑动摩擦力的大小用公式F=μFN计算.应用此公式时要注意以下两点:
①μ为动摩擦因数,其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关;FN为两接触面间的正压力,其大小不一定等于物体的重力.
②滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关,与接触面积的大小无关.
(2)静摩擦力的计算
①其大小、方向都跟产生相对运动趋势的外力密切相关,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系,因而静摩擦力具有大小、方向的可变性,其大小只能依据物体的运动状态进行计算,若为平衡状态,静摩擦力可由平衡条件建立方程求解;若为非平衡状态,可由动力学规律建立方程求解.
②最大静摩擦力Ffm是物体将要发生相对滑动这一临界状态时的摩擦力,它的数值与FN成正比,在FN不变的情况下,滑动摩擦力略小于Ffm,而静摩擦力可在0~Ffm间变化.
【典题例析】
(2017·11月浙江选考)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触.球与地面间的动摩擦因数均为μ,则( )
A.上方球与下方三个球间均没有弹力
B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力
C.水平地面对下方三个球的支持力均为mg
D.水平地面对下方三个球的摩擦力均为μmg
[答案] C
【题组过关】
考向1 静摩擦力有无及方向判断
1.(2020·嘉兴质检)如图所示,某人用手握住一个保温杯,则下列说法中正确的是( )
A.若保持保温杯始终静止,则手握得越紧,保温杯受到的摩擦力越大
B.握着保温杯匀速向上运动,保温杯所受的摩擦力向上
C.握着保温杯匀速向下运动,保温杯所受的摩擦力向下
D.握着保温杯水平匀速运动,保温杯不受摩擦力
解析:选B.保温杯无论是静止,还是匀速向上或向下,或水平匀速运动,合力都为0,竖直向下的重力总是与向上的摩擦力二力平衡,所以B正确.
考向2 静摩擦力大小的计算
2.如图所示,两个等大的水平力F分别作用在物体B和C上,物体A、B、C都处于静止状态.各接触面与水平地面平行,物体A、C间的摩擦力大小为Ff1,物体B、C间的摩擦力大小为Ff2,物体C与地面间的摩擦力大小为Ff3,则( )
A.Ff1=0,Ff2=0,Ff3=0
B.Ff1=0,Ff2=F,Ff3=0
C.Ff1=F,Ff2=0,Ff3=0
D.Ff1=0,Ff2=F,Ff3=F
解析:选B.首先从整体的角度考虑,由于是两个等大、反向的力分别作用在A、B、C组成的系统上,所以物体C与地面间的摩擦力大小Ff3=0;其次分析物体A的受力情况,A物体静止于物体C上,所以物体A、C间的摩擦力大小Ff1也为零;最后分析物体B的受力情况,显而易见,物体B、C间的摩擦力大小Ff2=F,B正确.
考向3 滑动摩擦力
3.(2020·绍兴质检)如图所示,一质量为m的物体A恰能在倾角为α的斜面体上匀速下滑.若用与水平方向成θ角、大小为F的力推A,使A加速下滑,斜面体始终静止.下列关于斜面体受地面的摩擦力的说法正确的是( )
A.方向水平向右,大小为mgcos αsin α
B.方向水平向左,大小为mgcos αsin α
C.方向水平向左,大小为Fcos θ
D.大小为0
解析:选D.方法一:据题意,不加外力F时,物体受到的支持力N=mgcos α,摩擦力f=μmgcos α=mgsin α;施加外力F后,物体受到的支持力N′=(mg+Fsin θ)cos α,摩擦力f′=μ(mg+Fsin θ)cos α=(mg+Fsin θ)sin α;此时再对斜面体受力分析,由于斜面体始终处于静止状态,则
受到重力、压力、支持力、沿斜面向下的摩擦力,至于是否受到地面摩擦力,关键看压力和物体给的摩擦力在水平方向的合力是否为零,经过计算:f′=μ(mg+Fsin θ)cos α=(mg+Fsin θ)sin α和N′=(mg+Fsin θ)cos α,经过比较可知斜面体水平方向合力为零,则没有受到地面的摩擦力,故D项正确.
方法二:物体A恰能匀速下滑,则支持力与摩擦力的合力与重力等值反向,竖直向上.其弹力与合力之间的夹角为定值tan α==μ,等于斜面的倾角.由牛顿第三定律可知,斜面受到的压力与摩擦力的合力竖直向下,斜面在水平方向没有运动的趋势,故摩擦力等于零,当施加推力F后,物块A做加速运动,但所受的弹力与摩擦力的合力方向不变,仍竖直向上,故斜面所受的压力与摩擦力的合力仍竖直向下,与地面之间不存在摩擦力.故D项正确.
摩擦力的突变
【知识提炼】
1.“静—静”突变:物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变.
2.“静—动”突变或“动—静”突变:物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将突变成滑动摩擦力.
3.“动—动”突变:某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生突变.
【典题例析】
(多选)(2020·舟山调研)如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳系于墙壁.开始时a、b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力Ffa≠0,b所受摩擦力Ffb=0.现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )
A.Ffa大小不变 B.Ffa方向改变
C.Ffb仍然为零 D.Ffb方向向右
[审题指导] 解答本题应注意两个条件:(1)粗糙水平面;(2)剪断瞬间.在瞬间变化时,轻绳的弹力可以发生突变,而弹簧的弹力不发生变化.
[解析] 剪断右侧绳的瞬间,右侧绳上拉力突变为零,而弹簧对两木块的拉力没有发生突变,与原来一样,所以b相对地面有向左的运动趋势,受到静摩擦力Ffb方向向右,C错误,D正确.剪断右侧绳的瞬间,木块a受到的各力都没有发生变化,A正确,B错误.
[答案] AD
【题组过关】
考向1 “静—静”突变
1.一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示,其中F1=10 N,F2=2 N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为( )
A.10 N,方向向左 B.6 N,方向向右
C.2 N,方向向右 D.0
解析:选C.当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所受的摩擦力的大小为8 N,方向向左.可知最大静摩擦力Ffmax≥8 N.当撤去力F1后,F2=2 N<Ffmax,物体仍处于静止状态,由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变,且与作用在物体上的F2等大反向,选项C正确.
考向2 “动—静”突变
2.(2020·丽水调研)如图所示,把一重为G的物体,用一水平方向的推力F=kt(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整墙上,从t=0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是下图中的( )
解析:选B.物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用,由于Ff从零开始均匀增大,开始一段时间Ff<G,物体加速下滑;当Ff=G时,物体的速度达到最大值;之后Ff>G,物体向下做减速运动,直至减速为零.在整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦力,其大小为Ff=μFN=μF=μkt,即Ff与t成正比,是一条过原点的倾斜直线.当物体速度减为零后,滑动摩擦力突变为静摩擦力,其大小Ff=G,所以物体静止后的图线为平行于t轴的直线.正确答案为B.
考向3 “动—动”突变
3.(2020·金华六校质检)传送带以恒定的速率v=10 m/s运动,已知它与水平面成α=37°,如图所示,PQ=16 m,将一个小物体无初速度地放在P点,小物体与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5,问当传送带逆时针转动时,小物体运动到Q点的时间为多少?
解析:当传送带逆时针转动时,对物体受力分析:重力mg、支持力N和摩擦力f(方向向下)
则由牛顿第二定律有:mgsin α+μmgcos α=ma1
代入数据解得a1=10 m/s2(方向沿斜面向下)
故当经过时间t=1 s后,物体的速度与传送带相同.此时物体运动了5 m
则在此后的过程中摩擦力f的方向向上
则由牛顿第二定律有:mgsin α-μmgcos α=ma2
代入数据解得a2=2 m/s2(方向沿斜面向下)
在由运动学公式L=vt+a2t2
解得t=1 s(另一个解舍去)
故综上所述总用时为t=(1+1) s=2 s.
答案:见解析
[随堂检测]
1.(2017·4月浙江选考)重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两手臂对称支撑,夹角为θ,则( )
A.当θ=60°时,运动员单手对地的正压力大小为
B.当θ=120°时,运动员单手对地面的压力为G
C.当θ不同时,运动员受到的合力不同
D.当θ不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等
答案:A
2.(多选)如图所示,把重为 20 N的物体放在倾角θ为30°的粗糙斜面上,并静止,物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接,弹簧与斜面平行,若物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N,则弹簧对物体的弹力大小可能是( )
A.30 N B.25 N
C.20 N D.4 N
解析:选CD.将重力按照作用效果分解:平行斜面的下滑分力为mgsin 30°=10 N,垂直斜面的垂直分力为mgcos 30°=15 N;当最大静摩擦力平行斜面向下时,物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N,弹簧弹力为拉力,等于22 N;当最大静摩擦力平行斜面向上时,物体与斜面间的最大静摩擦力为12 N,弹簧弹力为推力,等于2 N;故弹簧弹力可以是不大于2 N的推力或者不大于22 N的拉力,也可以没有弹力;由上分析,可知C、D正确,A、B错误.
3.(2020·宁波质检)如图所示,A、B两物体并排放在水平桌面上,C物体叠放在A、B上;D物体悬挂在竖直悬线的下端,且与斜面接触.若接触面均光滑,下列说法正确的是( )
A.C对桌面的压力大小等于C的重力
B.B对A的弹力方向水平向左
C.斜面对D的支持力方向垂直斜面向上
D.D对斜面没有压力作用
解析:选D.C与桌面间无压力作用,因为它们之间没有直接接触,所以A错;由平衡条件可判断B与A之间没有弹力作用,所以B错;同样由D物体受力平衡可知斜面对D物体无弹力作用,所以C错,D对.
4.(2020·台州调研)如图所示,两块木板紧紧夹住木块,一直保持静止,木块重为30 N,木块与木板之间的动摩擦因数为0.2,若左右两端的压力F都是100 N,则木块所受的摩擦力的大小和方向是( )
A.30 N,方向向上 B.20 N,方向向上
C.40 N,方向向下 D.100 N,方向向上
解析:选A.由于木块静止,故摩擦力与重力平衡,Ff=G=30 N,方向向上.
[课后达标]
选择题
1.(2016·4月浙江选考)如图所示是某人在投飞镖,飞镖在飞行途中受到的力有( )
A.推力
B.重力、空气阻力
C.重力、推力
D.重力、推力、空气阻力
答案:B
2.(2016·10月浙江选考)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠.图为比赛中精彩瞬间的照片,此时排球受到的力有 ( )
A.推力
B.重力、推力
C.重力、空气对球的作用力
D.重力、推力、空气对球的作用力
答案:C
3.中国书法是一种艺术.在楷书笔画中,长横的写法要领如下:起笔时一顿,然后向右行笔,收笔时略向右按,再向左上回带.某同学在水平桌面上平铺一张白纸,为防止打滑,他在白纸的左侧靠近边缘处用镇纸压住.关于行笔过程中各物体的受力情况,下列说法正确的是( )
A.毛笔对纸的压力一定大于毛笔的重力
B.镇纸受到了向右的静摩擦力
C.白纸受到了3个摩擦力
D.桌面受到了向右的静摩擦力
解析:选D.提笔写字时,手对毛笔有向上的作用力,则毛笔对纸的压力不一定大于毛笔的重力,A错误;镇纸相对白纸无运动趋势,则镇纸不受静摩擦力作用,B错误;白纸受到笔的向右的滑动摩擦力,同时受到桌面的向左的静摩擦力作用,C错误;桌面受到了白纸向右的静摩擦力,D正确.
4.如图所示为某教室中竖直磁性黑板上静止的一个黑板刷,关于此黑板刷的受力情况,下列说法不正确的是( )
A.黑板对黑板刷的作用力竖直向上
B.黑板磁性越强,刷子受到的摩擦力就越大
C.刷子受到四个力
D.黑板与刷子之间有三对作用力与反作用力
答案:B
5.(2020·舟山质检)如图所示,为了保证安全供电,电工师傅经常会爬上竖立的电线杆对电路进行定期检修,假设电工师傅在杆上是匀速爬行的,下列说法正确的是( )
A.向下爬行时,电工师傅受到的摩擦力向上
B.向上爬行时,电工师傅受到的摩擦力向下
C.增大与电线杆之间的挤压可以增大摩擦力
D.若小心翼翼地缓慢爬行,电工师傅受到的摩擦力将变小
解析:选A.爬行时是静摩擦力,由二力平衡可知,静摩擦力大小等于重力大小,A正确.
6.如图所示,足球弹射到球网上,关于足球受力分析的说法正确的是( )
A.足球受到重力、弹力、摩擦力
B.图中足球没有发生形变
C.足球受到的弹力是足球形变产生的
D.足球所受的合外力为零
解析:选A.对沿着球网运动的足球受力分析可知,其受重力、球网的弹力以及摩擦力,A正确.足球和球网发生挤压,两者之间有弹力,足球受到的弹力是球网发生形变要恢复原状而施加给足球的,B、C错误.足球沿着球网做减速运动,根据牛顿第二定律知足球有加速度,合外力不为零,D错误.
7.足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱.如图所示为四种与足球有关的情景.下列说法正确的是( )
A.甲图中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它的重力
B.乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力
C.丙图中,即将被踢起的足球一定不能被看做质点
D.丁图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变
解析:选D.静止在草地上的足球受到的弹力与重力相平衡,但不是足球的重力,A错误;静止在光滑水平地面上的两个足球虽然接触,但由于没有弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,B错误;不考虑旋转问题时,即将被踢起的足球可以被看做质点,C错误;进球时,足球撞到网上,球网被撑开,由于球网发生形变,足球受到球网对它的弹力,D正确.
8.(2020·宁波十校联考)一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2,弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为( )
A. B.
C. D.
解析:选C.设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,由胡克定律得F1=k(l0-l1),F2=k(l2-l0),联立可得k=,C正确.
9.(2020·台州联考)如图所示,某一弹簧测力计外壳的质量为m,弹簧及与弹簧相连的挂钩质量忽略不计.将其放在光滑水平面上,现用两水平拉力F1、F2分别作用在与弹簧相连的挂钩和与外壳相连的提环上,关于弹簧测力计的示数,下列说法正确的是( )
A.只有F1>F2时,示数才为F1
B.只有F1<F2时,示数才为F2
C.不论F1、F2大小关系如何,示数均为F1
D.不论F1、F2大小关系如何,示数均为F2
解析:选C.只考虑外壳的质量,弹簧测力计的示数一定等于弹簧挂钩上的拉力F1,与F1、F2的大小关系无关,C正确.
10.如图所示,物体A置于倾斜的传送带上,它能随传送带一起向上或向下做匀速运动,下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述,正确的是( )
A.物体A随传送带一起向上运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下
B.物体A随传送带一起向下运动时,A所受的摩擦力沿斜面向下
C.物体A随传送带一起向下运动时,A不受摩擦力作用
D.无论A随传送带一起向上还是向下运动,传送带对物体A的作用力均相同
解析:选D.无论传送带向上还是向下运动,物体A随传送带匀速运动处于平衡状态,在重力作用下有相对于传送带沿斜面向下的运动趋势,传送带对物体有沿斜面向上的静摩擦力,根据平衡条件可得Ff=mgsin θ,所以D正确.
11.(多选)(2020·黄冈质检)如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于P点.已知容器半径为R,与水平面间的动摩擦因数为μ,OP与水平方向的夹角为θ=30°.下列说法正确的是( )
A.容器相对于水平面有向左运动的趋势
B.容器对小球的作用力指向球心O
C.轻弹簧对小球的作用力大小为mg
D.弹簧原长为R+
解析:选BD.容器和小球组成的系统与水平面间的摩擦力为零,没有相对水平面的运动趋势,A错误;容器对小球的弹力沿半径指向球心O,B正确;由FNsin θ+Fsin θ=mg,FNcos θ=Fcos θ,可得:F=FN=mg,C错误;由F=kx可得弹簧的压缩量x=,弹簧的原长L0=LO′P+x=R+,D正确.
12.(2020·湖州检测)如图所示,物体P、Q用轻绳连接后跨过定滑轮,物体P静止在倾角为37°角的斜放木板上悬挂着.已知P、Q的质量mP、mQ大小的关系为mQ=mP.今将斜放木板的倾角从37°增到45°,物体P仍保持静止而没有滑动,若不计滑轮处的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.绳子的张力将变大
B.物体P受到的静摩擦力将变小
C.物体P对斜板的压力将变大
D.绳子张力和物体P受到的摩擦力均不变
解析:选B.因物体P和Q始终处于静止状态,绳中张力FT=mQg不变,故A错误;对物体P受力分析如图所示.设θ=37°时,FfP沿斜面向上,由平衡条件可得:mPgsin 37°=FT+FfP,可得:FfP=-0.15mPg,当θ=45°时,mPgsin 45°=FT+FfP′,可得:FfP′=mPg≈-0.043mPg,可见,物体P受到的静摩擦力沿斜面向下,且变小,B正确,D错误;物体P对斜板的压力由FN=mPgcos 37°变为FN′=mPgcos 45°变小了,故C错误.
13.(多选)(2020·绍兴月考)如图所示,水平桌面上平放一叠共计54张的扑克牌,每一张的质量均为m.用一手指以竖直向下的力压第1张牌,并以一定速度向右移动手指,确保手指与第1张牌之间有相对滑动.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,手指与第1张牌之间的动摩擦因数为μ1,相邻两张牌间的动摩擦因数均为μ2,第54张牌与桌面间的动摩擦因数为μ3,且有μ1<μ2<μ3.则下列说法正确的是( )
A.第1张牌受到手指的摩擦力向左
B.第2张牌到第53张牌之间可能发生相对滑动
C.第2张牌到第53张牌之间不可能发生相对滑动
D.第54张牌受到水平桌面向左的静摩擦力
解析:选CD.第1张牌相对于手指的运动方向与手指的运动方向相反,则受到手指的滑动摩擦力方向与手指的运动方向相同,故A错误;设手指对第1张牌的压力为F,对第2张牌分析,第3张牌对它的最大静摩擦力Ff3=μ2(2mg+F),而受到的第1张牌的最大静摩擦力为Ff1=μ2(mg+F)<Ff3,则第2张牌与第3张牌之间不发生相对滑动;同理,第3张牌以下相邻两张牌之间也不发生相对滑动,故B错误,C正确;对第54张牌分析,桌面对它的最大静摩擦力Ffm=μ3(F+54mg),第53张牌对它的最大静摩擦力Ff53=μ2(F+53mg)<Ffm,故第54张牌相对桌面静止,由平衡条件可知,故D正确.
14.一拖把放在粗糙水平面上保持静止,当沿推杆对拖把施加一个与水平方向成θ角的推力F后,仍保持静止,如图,则( )
A.拖把所受的合力增大
B.拖把受水平面的支持力减小
C.拖把受静摩擦力增大
D.此时拖把所受的摩擦力大小为μ(mg+Fsin θ)
解析:选C.拖把始终保持静止,故所受合力始终为零,A错误;不加F前,拖把受重力和支持力的作用有G=mg,支持力N=mg,摩擦力f=0,加力F后,对物体受力分析如图所示:
由平衡条件得:N=mg+Fsin θ;f=Fcos θ,故支持力和摩擦力都变大,C正确,A、B、D错误.
15.滑滑梯是小孩很喜欢的娱乐活动,如图所示,一个小孩正在滑梯上匀速下滑,则( )
A.小孩可能只受两个力
B.小孩所受的重力与摩擦力大小相等
C.小孩对滑梯的作用力方向一定竖直向下
D.当小孩手上再抱一只小狗时(狗与滑梯不接触),它们将沿滑梯加速下滑
解析:选C.小孩匀速下滑,受重力、支持力和滑动摩擦力三个力的作用,故A错误;设斜面的倾角为θ,则FN=mgcos θ,Ff=mgsin θ,故重力与摩擦力不相等,B错误;小孩受重力、支持力和摩擦力,三个力的合力为零,支持力和摩擦力的合力与小孩重力的大小相等,方向相反,所以小孩对滑梯的作用力方向一定竖直向下,故C正确;小孩匀速下滑时,受重力mg、支持力FN和滑动摩擦力Ff,设斜面的倾角为θ,则有FN=mgcos θ,Ff=mgsin θ,又Ff=μFN,联立得:sin θ=μcos θ,此式与小孩的质量无关,当小孩抱住小狗后,所受的支持力和摩擦力分别为F′N=m′gcos θ,F′f=μF′N=μm′gcos θ,又sin θ =μcos θ,联立得:F′f=m′gsin θ,所以小孩(包括小狗)所受的合力为零,会继续匀速下滑,故D错误.