新高考人教物理一輪作業(yè)第二章第1講重力彈力摩擦力

[A組基礎(chǔ)題組]一、單項(xiàng)選擇題1．(2021·安徽合肥高三質(zhì)檢)圖示裝置為閱讀時(shí)使用的角度可調(diào)支架。現(xiàn)將一本書放在傾斜支架上，書始終保持靜止。關(guān)于該書受力情況，下列說法正確的是()A．可能受兩個(gè)力作用B．可能受三個(gè)力作用C．一定受摩擦力D．支架下邊緣對(duì)書一定有彈力解析：由題意可知，書一定受到重力和彈力作用，由于書的重力有沿傾斜支架向下的分力作用，所以書必然受到一個(gè)沿傾斜支架向上的力，以維持平衡，這個(gè)力可以為摩擦力，也可以是支架下邊緣對(duì)書的彈力，還可以是摩擦力和支架下邊緣對(duì)書彈力的合力，故書可能受三個(gè)力作用，也可能受四個(gè)力作用，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)書的重力沿傾斜支架向下的分力作用與支架下邊緣對(duì)書彈力相等時(shí)，摩擦力不存在，故C錯(cuò)誤；當(dāng)書的重力沿傾斜支架向下的分力作用與沿傾斜支架向上的摩擦力相等時(shí)，支架下邊緣對(duì)書彈力不存在，故D錯(cuò)誤。答案：B2．如圖所示為CCTV7《鄉(xiāng)村大世界》“絕技之王”爭(zhēng)霸賽某次比賽的情形，選手用兩根重力不計(jì)的木棒頂起裝滿開水的水壺，其中豎直木棒靜止在另一根傾斜木棒的頂端。已知傾斜木棒與水平方向的夾角為θ，水壺和水的總質(zhì)量為m，重力加速度大小為g，則豎直木棒對(duì)傾斜木棒的作用力大小為()A．mgsinθ B．mgC．mgcosθ D.eq\f(mg,cosθ)解析：將豎直木棒和裝滿水的水壺視為整體，其受到向下的重力和傾斜木棒的作用力，二者等大反向，根據(jù)牛頓第三定律可知豎直木棒對(duì)傾斜木棒的作用力大小為mg，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。答案：B3．(2021·江蘇南通高三檢測(cè))如圖所示，質(zhì)量為4kg的物體在動(dòng)摩擦因數(shù)為的水平面上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中受到水平向左、大小為10N的拉力作用，則圖示時(shí)刻物體所受摩擦力為(g取10N/kg)()A．10N，向右 B．10N，向左C．20N，向右 D．20N，向左解析：物體相對(duì)地面向右運(yùn)動(dòng)，則滑動(dòng)摩擦力的方向向左，大小為Ff＝μFN＝μmg＝×4×10N＝20N。答案：D4.如圖所示，與豎直墻壁成53°角的輕桿一端斜插入墻中并固定，另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，水平輕質(zhì)彈簧處于壓縮狀態(tài)，彈力大小為eq\f(3,4)mg(g表示重力加速度)，則輕桿對(duì)小球的彈力大小為()A.eq\f(5,3)mg B.eq\f(3,5)mgC.eq\f(4,5)mg D.eq\f(5,4)mg解析：小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，其合力為零，對(duì)小球受力分析，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系可得F＝eq\r(mg2＋\f(3,4)mg2)＝eq\f(5,4)mg，選項(xiàng)D正確。答案：D5．如圖所示，質(zhì)量均為m的斜面體A、B疊放在水平地面上，A、B間接觸面光滑，用一與斜面平行的推力F作用在B上，B沿斜面勻速上升，A始終靜止。若A的斜面傾角為θ，下列說法正確的是()A．F＝mgtanθB．A、B間的作用力為mgcosθC．地面對(duì)A的支持力大小為2mgD．地面對(duì)A的摩擦力大小為F解析：對(duì)B受力分析，因B勻速上升，則F＝mgsinθ，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；A、B間的作用力為FN＝mgcosθ，選項(xiàng)B正確；對(duì)A、B整體，豎直方向有FN′＋Fsinθ＝2mg，解得地面對(duì)A的支持力大小為FN′＝2mg－Fsinθ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；水平方向有Fcosθ＝Ff，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B二、多項(xiàng)選擇題6．如圖甲所示，A、B兩個(gè)物體疊放在水平面上，B的上下表面均水平，A物體與一拉力傳感器相連接，連接力傳感器和物體A的細(xì)繩保持水平。從t＝0時(shí)刻起，用一水平向右的力F＝kt(k為常數(shù))作用在B物體上，力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，已知k、t1、t2，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。據(jù)此可求()A．A、B之間的最大靜摩擦力B．水平面與B之間的滑動(dòng)摩擦力C．A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μABD．B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ解析：當(dāng)B與水平面間的靜摩擦力達(dá)到最大后，力傳感器才有示數(shù)，故水平面對(duì)B的最大靜摩擦力為Ffm＝kt1，A、B相對(duì)滑動(dòng)后，力傳感器的示數(shù)保持不變，則t2時(shí)刻A、B間恰達(dá)到最大靜摩擦力，故A、B間的最大靜摩擦力FfAB＝kt2－kt1，選項(xiàng)A、B正確；由于A、B的質(zhì)量未知，則μAB和μ不能求出，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案：AB7．如圖所示，一木塊受到一水平力F作用靜止于斜面上，此力F的方向與斜面平行。如果將力F撤掉，下列對(duì)木塊的描述正確的是()A．木塊仍保持靜止B．木塊受到的摩擦力變大C．木塊立即獲得加速度D．木塊所受的摩擦力方向改變解析：設(shè)木塊的重力為G，將木塊所受的重力分解為垂直于斜面方向的分力和沿斜面向下的分力，沿斜面向下的分力大小為Gsinθ。力F未撤掉時(shí)，在斜面平面內(nèi)受力如圖甲，根據(jù)平衡條件得，靜摩擦力大小Ff1＝eq\r(Gsinθ2＋F2)；力F撤掉時(shí)，重力沿斜面向下的分力Gsinθ<eq\r(Gsinθ2＋F2)，所以木塊仍保持靜止，在斜面平面內(nèi)受力如圖乙，根據(jù)平衡條件得Ff2＝Gsinθ，所以木塊受到的摩擦力變小，且木塊所受的摩擦力方向發(fā)生了改變。綜上所述，A、D項(xiàng)正確。答案：AD8．(2021·黑龍江哈爾濱三中高三模擬)如圖所示，斜面固定，平行于斜面處于壓縮狀態(tài)的輕彈簧一端連接物塊A，另一端固定，最初A靜止。在A上施加與斜面成30°角的恒力F，A仍靜止。下列說法正確的是()A．A對(duì)斜面的壓力一定變大B．A對(duì)斜面的壓力可能不變C．A對(duì)斜面的摩擦力一定變大D．A對(duì)斜面的摩擦力可能變?yōu)榱憬馕觯涸O(shè)斜面傾角為θ，對(duì)物塊A進(jìn)行受力分析，沿垂直斜面方向，未施加恒力F時(shí)，支持力等于mgcosθ，施加恒力F后，支持力等于mgcosθ＋Fsin30°，支持力一定增大，根據(jù)牛頓第三定律知，A對(duì)斜面的壓力一定變大，故A正確，B錯(cuò)誤；平行于斜面處于壓縮狀態(tài)的輕彈簧，未施加恒力F時(shí)，摩擦力方向可能向上，可能向下，也可能為0，施加恒力F后，F(xiàn)沿斜面向上的分力為Fcos30°，由于F大小未知，摩擦力可能仍向上，也可能等于0，還可能沿斜面向下，摩擦力的大小可能增大，也可能減小，故C錯(cuò)誤，D正確。答案：AD[B組能力題組]9．(2019·高考全國卷Ⅱ)物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N，則物塊的質(zhì)量最大為()A．150kg B．100eq\r(3)kgC．200kg D．200eq\r(3)kg解析：物塊沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，受力如圖，根據(jù)平衡條件有F＝Ff＋mgsinθ①Ff＝μFN②FN＝mgcosθ③由①②③式得F＝mgsinθ＋μmgcosθ所以m＝eq\f(F,gsinθ＋μgcosθ)代入數(shù)據(jù)得m＝150kg，選項(xiàng)A正確。答案：A10．(多選)如圖所示，用滑輪將質(zhì)量為m1、m2的兩物體懸掛起來，忽略滑輪和繩的重力及一切摩擦，使得0°＜θ＜180°，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。關(guān)于m1、m2的大小關(guān)系，下列說法正確的是()A．m1必大于m2 B．m1必大于eq\f(m2,2)C．m1可能等于m2 D．m1可能大于m2解析：結(jié)點(diǎn)O受三個(gè)力的作用，如圖所示，系統(tǒng)平衡時(shí)2F1coseq\f(θ,2)＝F3，其中F1＝F2＝m1g，F(xiàn)3＝m2g，所以m1＝eq\f(m2,2cos\f(θ,2))，因?yàn)?°<θ<180°，所以m1必大于eq\f(m2,2)。當(dāng)θ＝120°時(shí)，m1＝m2；當(dāng)120°<θ<180°時(shí)，m1＞m2；當(dāng)0°<θ＜120°時(shí)，eq\f(m2,2)＜m1＜m2。故B、C、D正確。答案：BCD11．(2021·黑龍江牡丹江一中高三模擬)如圖所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。求A與B的質(zhì)量之比。解析：對(duì)A、B整體分析，其受重力、支持力、推力和最大靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，有F＝μ2(m1＋m2)g，①再對(duì)物體B分析，其受推力、重力、向左的支持力和向上的最大靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，水平方向有F＝FN，豎直方向有m2g＝Ff，其中Ff＝μ1FN，聯(lián)立有m2g＝μ1F，②聯(lián)立①②解得eq\f(m1,m2)＝eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)。答案：eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)12．如圖所示，原長分別為L1和L2、勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛在天花板上。兩彈簧之間有一質(zhì)量為m1的物體A，最下端掛著另一質(zhì)量為m2的物體B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。(1)這時(shí)兩個(gè)彈簧的總長度為多大？(2)若用一個(gè)質(zhì)量為M的平板把下面的物體B豎直緩慢地向上托起，直到兩個(gè)彈簧的總長度等于兩彈簧的原長之和，求這時(shí)平板受到下面物體B的壓力大小。解析：(1)勁度系數(shù)為k1的輕質(zhì)彈簧受到向下的拉力為(m1＋m2)g，設(shè)它的伸長量為x1，根據(jù)胡克定律有(m1＋m2)g＝k1x1，解得x1＝eq\f(m1＋m2g,k1)。勁度系數(shù)為k2的輕質(zhì)彈簧受到向下的拉力為m2g，設(shè)它的伸長量為x2，根據(jù)胡克定律有m2g＝k2x2，解得x2＝eq\f(m2g,k2)。這時(shí)兩個(gè)彈簧的總長度為L＝L1＋L2＋x1＋x2＝L1＋L2＋eq\f(m1＋m2g,k1)＋eq\f(m2g,k2)。(2)根據(jù)題意，下面的彈簧應(yīng)被壓縮x，上面的彈簧被拉伸x，以A為研究對(duì)象，根據(jù)平衡