通用版2020版高考物理大一轮复习考点规范练4《重力弹力摩擦力》(含解析)

考点规范练4　重力　弹力　摩擦力

一、单项选择题

1.(2018·天津静海六校联考)如图所示,有一盛有水的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态。现底部出现小漏洞而使水从容器中滴出,在容器中的水滴完之前,容器始终保持静止,则下列说法正确的是(　　)

A.容器受到的摩擦力不变

B.容器受到的摩擦力逐渐变小

C.容器受到的摩擦力逐渐变大

D.容器受到的摩擦力方向先向上后向下

答案B

解析对容器受力分析,受到竖直向下的重力G、竖直向上的摩擦力Ff、水平向左的压力F和水平向右的弹力FN,容器处于静止状态,四力平衡,所以在竖直方向上恒有G=Ff,随着水的流出,G逐渐减小,所以Ff逐渐变小,B正确。

2.

如图所示,将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐,当弹簧下端挂一个50 g的砝码时,指针示数为l1=3.40 cm,当弹簧下端挂两个50 g的砝码时,指针示数为l2=5.10 cm。g取9.8 m/s2。由此可知(　　)

A.弹簧的原长是1.70 cm

B.仅由题给数据无法获得弹簧的原长

C.弹簧的劲度系数是25 N/m

D.由于弹簧的原长未知,无法算出弹簧的劲度系数

答案A

解析设弹簧原长为l0,由胡克定律得k(l1-l0)=mg,k(l2-l0)=2mg,解得l0=1.70cm,k≈29N/m,故A正确。

3.(2018·北京卷)如图所示,小孩从滑梯上滑下。忽略空气阻力,小孩在匀速下滑时 (　　)

A.受重力和支持力

B.受重力和摩擦力

C.受支持力和摩擦力

D.受重力、支持力和摩擦力

答案D

解析小孩从滑梯上滑下,必定受到重力和支持力,小孩做匀速直线运动,受力平衡,小孩还受到滑动摩擦力,故A、B、C错误,D正确。

4.

如图所示,轻弹簧两端分别固定质量为ma、mb的小球a、b,通过两根细线将小球吊在水平天花板上,已知两球均处于静止状态,两细线与水平方向的夹角均为α,弹簧轴线沿水平方向,以下说法正确的是(　　)

A.a球所受细线的拉力大小为magsin α

B.a、b两球所受细线的拉力大小不一定相等

C.b球所受弹簧弹力的大小为mbgtan α

D.a、b球的质量大小关系一定满足ma=mb

答案D

解析如图所示,对a球进行受力分析,运用共点力平衡条件得,细线的拉力FTa=,弹簧的弹力Fa=;对b球进行受力分析,结论相同,即FTb=,Fb=,又Fa=Fb,故ma=mb,FTa=FTb,故A、B、C错误,D正确。

5.

如图所示,小物体P放在直角斜劈M上,M下端连接一竖直弹簧,并紧贴竖直光滑墙壁。开始时,P、M静止,M与墙壁间无作用力,现以平行斜面向上的力F向上推物体P,但P、M未发生相对运动。则在施加力F后(　　)

A.P、M之间的摩擦力变大

B.P、M之间的摩擦力变小

C.墙壁与M之间仍然无作用力

D.弹簧的形变量减小

答案D

解析未施加F之前,对小物体P受力分析,根据平衡条件可知,小物体P受到的沿斜面向上的静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。施加向上的推力F后,当F大于小物体P的重力沿斜面向下的分力的2倍时,摩擦力变大;当F等于小物体P的重力沿斜面向下的分力的2倍时,摩擦力大小不变;当F小于小物体P的重力沿斜面向下的分力的2倍时,摩擦力变小,故A、B错误。把P、M看成一个整体,整体受力平衡,则墙壁与M的弹力等于F在水平方向的分力,竖直方向弹簧弹力等于整体的重力减去F在竖直方向的分力,所以弹力减小,形变量减小,故C错误,D正确。

6.

如图所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是(取初速度v0的方向为正方向,g取10 m/s2)(　　)

答案B

解析滑块上升过程中受到滑动摩擦力作用,由F=μFN和FN=mgcosθ联立得F=6.4N,方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mgsinθ小于滑动摩擦力μmgcosθ,滑块静止不动,滑块受的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件F=mgsinθ,代入可得F=6N,方向为沿斜面向上,故选项B正确。

7.

如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙的传送带上,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,当传送带分别以v1、v2的速度逆时针运动时(v1<v2),绳中的拉力分别为F1、F2,则下列说法正确的是(　　)

A.物体受到的摩擦力

B.物体所受摩擦力方向向右

C.F1=F2

D.传送带速度足够大时,物体受到的摩擦力可为0

答案C

解析物体的受力如图所示,滑动摩擦力与绳的拉力的水平分量平衡,因此方向向左,选项B错误;设绳与水平方向成θ角,则Fcosθ-μFN=0,FN+Fsinθ-mg=0,解得F=,因为θ不变,所以F恒定不变,选项C正确;滑动摩擦力Ff=Fcosθ=也不变,选项A、D错误。

8.如图所示,截面为三角形的钢坯A、B叠放在汽车的水平底板上,汽车底板和钢坯表面均粗糙,以下说法正确的是(　　)

A.汽车、钢坯都静止时,汽车底板对钢坯A有向左的静摩擦力

B.汽车、钢坯都静止时,钢坯A对钢坯B无摩擦力作用

C.汽车向左加速时,若汽车与钢坯相对静止,则钢坯A受到汽车底板对它的静摩擦力

D.汽车向左启动前后,若汽车与钢坯相对静止,则钢坯A对B的弹力不变

答案C

解析汽车、钢坯都静止时,将A、B作为整体,与汽车底板无相对运动趋势,汽车底板对A没有摩擦力,选项A错误;汽车、钢坯都静止时,B有沿斜面向下的运动趋势,B受到沿A、B接触面向上的摩擦力,选项B错误;汽车向左加速时,汽车与钢坯相对静止,对A、B整体分析,合力不为0,汽车底板对A有向左的摩擦力,选项C正确;汽车向左启动后,B有向左的加速度,A对B的弹力增大,选项D错误。

二、多项选择题

9.在固定的斜面Q上放一物块P,P静止不动,现分别用平行于斜面向上、水平向左、竖直向下和垂直于纸面向外(未画出)的力F作用于物块P,P仍静止不动,如图所示。下列判断正确的是              (　　)

A.图甲中斜面Q对物块P的支持力增大

B.图乙中斜面Q对物块P的摩擦力减小

C.图丙中物块P受到的合外力不变

D.图丁中物块P所受的摩擦力增大

答案CD

解析图甲中,斜面Q对物块P的支持力等于物块P的重力垂直斜面方向的分力,与F的大小无关,所以斜面Q对物块P的支持力不变,故A错误。把图乙中F分解到沿斜面方向和垂直斜面方向,根据平衡条件可知,物块P受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力和F沿斜面向下的分力之和,摩擦力增大,故B错误。物块P处于静止状态,合力为零,则图丙中物块P受到的合外力不变,故C正确。图丁中施加垂直纸面向外的力F,根据平衡条件可知,物块P受到的摩擦力Ff=>mgsinθ,所以摩擦力增大,故D正确。

10.(2018·湖北黄冈模拟)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(重力加速度为g)(　　)

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+

答案BD

解析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容器半径指向球心O,B正确;由FNsinθ+F弹sinθ=mg,FNcosθ=F弹cosθ,可得F弹=FN=mg,C错误;由F弹=kx可得弹簧的压缩量x=,弹簧的原长l0=lO'P+x=R+,D正确。

11.

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°的斜木板上,物体Q悬挂在定滑轮的另一侧,已知P、Q的质量关系为mQ=mP。今将斜木板的倾角从37°增大到45°,物体P仍保持静止,若不计滑轮处的摩擦,则下列说法正确的是(　　)

A.绳子的张力大小不变

B.物体P受到的静摩擦力将变小

C.物体P对斜木板的压力将变小

D.绳子张力和物体P受到的摩擦力大小均不变

答案ABC

解析绳中张力大小等于物体Q的重力大小,且其大小保持不变,故A正确;设斜木板与水平面夹角为α,物体P对斜板压力等于mPgcosα,α由37°变为45°,则压力变小,故C正确;当α=37°时,P受到的静摩擦力Ff=mQg-mPgsin37°=0.15mPg,方向沿斜板向下,当α=45°时,P受到的静摩擦力Ff'=mQg-mPgsin45°≈0.04mPg,方向仍沿斜板向下,故B正确,D错误。

三、非选择题

12.

如图所示,人重600 N,木块A重400 N,人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2。人用水平力拉轻绳,使他与木块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:

(1)人对轻绳的拉力大小;

(2)人对A的摩擦力的大小和方向。

答案(1)100 N　(2)100 N,方向向右

解析设绳的拉力为FT,木块与地面间的摩擦力为FfA。

(1)取人和木块组成的系统为研究对象,并对其进行受力分析,由于人与木块一起做匀速直线运动,FfA=μ(mA+m人)g=200N,2FT=FfA,所以FT=100N。

(2)取人为研究对象,对其进行受力分析,如图所示。由于人处于平衡状态,故FT==100N

由于人与木块A处于相对静止状态,故人与木块A之间的摩擦力为静摩擦力。由牛顿第三定律可知,人对木块A的摩擦力方向水平向右,大小为100N。

13.如图所示,质量为m的物体与A、B两个弹簧相连,其劲度系数分别为k1和k2,B弹簧下端与地相连,现用手拉A的上端,使A缓慢上移,当B弹簧的弹力大小为原来的时,A上端移动的距离是多少?

答案mgmg

解析B原来处于压缩状态,其压缩量为x0=,当向上缓慢拉A使B中弹力大小减为原来的时,有两种可能。

(1)B仍处于被压缩的状态,则此时A弹簧的弹力和伸长量分别为

F1=mg-F2=mg,x1=,

这时B上端移动的位移x2=,

所以A上端移动的距离

sA=x1+x2=mg。

(2)B处于拉伸状态,则此时A弹簧的弹力和伸长量分别为

F1'=mg+F2'=mg,x1'=mg,

这时B上端移动的位移

x2'=mg,

所以A上端上移的距离为

sA'=x1'+x2'=mg。