高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 第1講 重力 彈力 摩擦力課時(shí)作業(yè)（含解析）-人教版高三物理試題

重力彈力摩擦力一、選擇題(本題共10小題，1～6題為單選題，7～10題為多選題)1.造型奪目的“石頭平衡藝術(shù)”作品不禁會(huì)讓人叫絕，僅僅通過藝術(shù)家的雙手去感觸，便可掌握每一塊石頭的平衡點(diǎn)，不使用任何工具就能立石成型．如圖所示，在水平地面上將兩個(gè)形狀不規(guī)則的石塊a、b疊放在一起，保持平衡．下列說法正確的是()A．石塊b對(duì)a的彈力一定等于a的重力B．石塊b和a的重心一定在同一豎直線上C．石塊b對(duì)a的作用力一定是豎直向上的D．地面對(duì)石塊b的支持力和b受到的重力是一對(duì)平衡力解析：C當(dāng)a與b的接觸面不水平時(shí)，石塊b對(duì)a的支持力與其對(duì)a的靜摩擦力的合力，跟a受到的重力是平衡力，則b對(duì)a的支持力和靜摩擦力的合力方向豎直向上，支持力的方向不是豎直向上，也不等于a的重力，故A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)a與b的接觸面不水平時(shí)，石塊b和a的重心不在同一豎直線上，故B錯(cuò)誤；選取ab作為整體研究，根據(jù)平衡條件，地面對(duì)石塊b的支持力和ab整體受到的重力是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤．2．(2018·貴州遵義航天高級(jí)中學(xué)一模)如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的重力及一切摩擦不計(jì)，物重G＝10N，彈簧測(cè)力計(jì)中彈簧的勁度系數(shù)k＝100N/m，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和形變量分別為()A．0N,0.01m B．20N,0.02mC．10N,0.1m D．1N,0.02m解析：C彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為掛鉤所受的拉力，則F＝G＝10N，根據(jù)胡克定律有x＝eq\f(F,k)＝0.1m，故C正確．3.如圖所示，一質(zhì)量為m的物體A恰能在傾角為α的斜面體上勻速下滑．若用與水平方向成θ角、大小為F的力推A，使A加速下滑，斜面體始終靜止．下列關(guān)于斜面體受地面的摩擦力的說法正確的是()A．方向水平向右，大小為mgcosαB．方向水平向左，大小為mgcosαC．方向水平向左，大小為FcosθD．大小為0解析：D本題考查摩擦力的判斷與計(jì)算，意在考查考生的分析判斷能力．對(duì)物體A勻速下滑時(shí)受力分析，受重力、支持力、滑動(dòng)摩擦力的作用，根據(jù)平衡條件可知，摩擦力與支持力的合力應(yīng)該與重力等大反向，即斜面對(duì)物體的作用力方向豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律，則物體對(duì)斜面的作用力方向豎直向下．當(dāng)用與水平方向成θ角、大小為F的力推A，A所受斜面的支持力N增大，摩擦力f＝μN(yùn)也增大，但是支持力N與摩擦力f成比例地增大，其合力的方向仍然豎直向上，則物體對(duì)斜面的作用力的方向仍然豎直向下，只是數(shù)值上變大，故斜面沒有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，不受地面的摩擦力．故選D.4.如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行，在a中的沙子緩慢漏出的過程中，a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．b對(duì)c的摩擦力可能始終增大B．地面對(duì)c的支持力始終增大C．c對(duì)地面的摩擦力方向始終向左D．滑輪對(duì)繩的作用力方向始終不變解析：Ca中的沙子緩慢漏出的過程中，a的重力不斷減小，與之相連的繩子中的張力也減小，對(duì)于b，它受重力、支持力、拉力和摩擦力而靜止，因a、b間質(zhì)量關(guān)系不明確，故b所受的摩擦力可能始終增大，也可能先向下減小到零后反向再增大，A正確；再以b、c為整體，它在一個(gè)逐漸減小的拉力作用下靜止，因拉力在豎直方向上的分量逐漸減小，在水平方向上的分量也逐漸減小，致使地面對(duì)c的支持力變大，地面對(duì)c的摩擦力方向始終向左，且逐漸減小，則c對(duì)地面的摩擦力方向始終向右，B正確，C錯(cuò)誤；繩中拉力的大小逐漸減小，而輕繩的一側(cè)平行于斜面，另一側(cè)在豎直方向上，由平行四邊形定則知滑輪對(duì)繩的作用力方向始終不變，D正確．5.如圖所示，A、B兩個(gè)物塊的重力分別是GA＝3N，GB＝4N，彈簧的重力不計(jì)，整個(gè)裝置沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)彈簧的彈力F＝2N，則天花板受到的拉力和地板受到的壓力，有可能是()A．3N和4N B．5N和6NC．1N和2N D．5N和2N解析：D當(dāng)彈簧由于被壓縮而產(chǎn)生2N的彈力時(shí)，由受力平衡及牛頓第三定律知，天花板受到的拉力為1N，地板受到的壓力為6N；當(dāng)彈簧由于被拉伸而產(chǎn)生2N的彈力時(shí)，可得天花板受到的拉力為5N，地板受到的壓力為2N，D正確．6．(2018·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)如圖甲所示，質(zhì)量為m的半球體靜止在傾角為θ的平板上，當(dāng)θ從0°緩慢增大到90°的過程中，半球體所受摩擦力Ff與θ的關(guān)系如圖乙所示，已知半球體始終沒有脫離平板，半球體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),3)，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，重力加速度為g，則()A．O～q段圖像可能是直線 B．q～eq\f(π,2)段圖像可能是直線C．q＝eq\f(π,4) D．p＝eq\f(mg,2)解析：D半球體在平板上恰好開始滑動(dòng)的臨界條件是：mgsinθ＝μmgcosθ，故有：μ＝tanθ，解得：θ＝eq\f(π,6)，即q＝eq\f(π,6)，故C錯(cuò)誤；θ在0～eq\f(π,6)之間時(shí)，F(xiàn)f是靜摩擦力，大小為mgsinθ；θ在eq\f(π,6)～eq\f(π,2)之間時(shí)，F(xiàn)f是滑動(dòng)摩擦力，大小為μmgcosθ；綜合以上分析得其Ff與θ關(guān)系如圖中實(shí)線所示，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)θ＝eq\f(π,6)時(shí)，F(xiàn)f＝mgsineq\f(π,6)＝eq\f(mg,2)，即p＝eq\f(mg,2)，故D正確．7．(2018·河南鄭州一中測(cè)試)如圖所示，將一勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端固定在內(nèi)壁光滑的半球形容器底部O′處(O為球心)，彈簧另一端與質(zhì)量為m的小球相連，小球靜止于P點(diǎn)．已知容器半徑為R，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，OP與水平方向的夾角θ＝30°.下列說法正確的是()A．容器相對(duì)于水平面有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)B．容器對(duì)小球的作用力指向球心OC．輕彈簧對(duì)小球的作用力大小為eq\f(\r(3),2)mgD．彈簧原長(zhǎng)為R＋eq\f(mg,k)解析：BD容器和小球組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，沒有相對(duì)水平面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，A錯(cuò)誤．容器對(duì)小球的彈力沿容器半徑指向球心O，B正確．由FNsinθ＋Fsinθ＝mg，F(xiàn)Ncosθ＝Fcosθ，可得F＝FN＝mg，C錯(cuò)誤．由F＝kx可得彈簧的壓縮量x＝eq\f(mg,k)，彈簧的原長(zhǎng)L0＝LOP′＋x＝R＋eq\f(mg,k)，D正確．8．如圖所示，與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m＝1.0kg的物體．細(xì)繩的一端與物體相連，另一端經(jīng)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧秤相連．物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9N．關(guān)于物體受力的判斷(取g＝9.8m/s2)，下列說法正確的是()A．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為零B．斜面對(duì)物體的摩擦力大小為4.9N，方向沿斜面向上C．斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9eq\r(3)N，方向垂直斜面向上D．斜面對(duì)物體的支持力大小為4.9N，方向垂直斜面向上解析：AC因物體的重力沿斜面方向的分力mgsin30°＝1×9.8×0.5N＝4.9N，與彈簧秤的示數(shù)相等，故斜面對(duì)物體的摩擦力大小為0，則選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；斜面對(duì)物體的支持力大小為mgcos30°＝1×9.8×eq\f(\r(3),2)N＝4.9eq\r(3)N，方向垂直斜面向上，則選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．9.為了測(cè)定木塊和豎直墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用一根彈簧將木塊壓在墻上，同時(shí)在木塊下方有一個(gè)拉力F2作用，使木塊恰好勻速向下運(yùn)動(dòng)(彈簧隨木塊一起向下運(yùn)動(dòng))，如圖所示．現(xiàn)分別測(cè)出了彈簧的彈力F1、拉力F2和木塊的重力G，則以下結(jié)論正確的是()A．木塊受到豎直向下的滑動(dòng)摩擦力B．木塊所受的滑動(dòng)摩擦力阻礙木塊下滑C．木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(F2,F1)D．木塊與墻壁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(F2＋G,F1)解析：BD木塊相對(duì)于豎直墻壁下滑，受到豎直向上的滑動(dòng)摩擦力，阻礙木塊下滑，A錯(cuò)誤，B正確．分析木塊受力如圖所示．由平衡條件可得：FN＝F1，F(xiàn)f＝G＋F2，又Ff＝μFN，以上三式聯(lián)立可解得：μ＝eq\f(G＋F2,F1)，故C錯(cuò)誤，D正確．10．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的物體上，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：AB當(dāng)B被拉動(dòng)后，力傳感器才有示數(shù)，地面對(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FfAB＝kt2－Ffm＝k(t2－t1)，A、B正確；由于A、B的質(zhì)量未知，則μAB和μ不能求出，C、D錯(cuò)誤．二、計(jì)算題(需寫出規(guī)范的解題步驟)11.如圖所示，放在粗糙的固定斜面上的物塊A和懸掛的物塊B均處于靜止?fàn)顟B(tài)．輕繩AO繞過光滑的定滑輪與輕彈簧的右端及輕繩BO的上端連接于O點(diǎn)，輕彈簧中軸線沿水平方向，輕繩的OC段與豎直方向的夾角θ＝53°，斜面傾角α＝37°，物塊A和B的質(zhì)量分別為mA＝5kg，mB＝1.5kg，彈簧的勁度系數(shù)k＝500N/m，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2)，求：(1)彈簧的伸長(zhǎng)量x.(2)物塊A受到的摩擦力．解析：(1)對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析如圖所示：根據(jù)平衡條件，有：FTcosθ－mBg＝0FTsinθ－F＝0且：F＝kx，解得：x＝4cm(2)設(shè)物塊A所受摩擦力沿斜面向下，對(duì)物塊A受力分析如圖所示：根據(jù)平衡條件，有：FT－Ff－mAgsinα＝0，解得：Ff＝－5N即物體A所受摩擦力大小為5N，方向沿斜面向上．答案：(1)4cm(2)5N，方向沿斜面向上12．翼型降落傘有很好的飛行性能，它被看作飛機(jī)的機(jī)翼，跳傘運(yùn)動(dòng)員可方便地控制轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作．其原理是通過對(duì)降落傘的調(diào)節(jié)，使空氣升力和空氣摩擦力都受到影響．已知：空氣升力F1與飛行方向垂直，大小與速度的平方成正比，F(xiàn)1＝C1v2；空氣摩擦力F2與飛行方向相反，大小與速度的平方成正比，F(xiàn)2＝C2v2.其中C1、C2相互影響，可由運(yùn)動(dòng)員調(diào)節(jié)，C1、C2滿足如圖b所示的關(guān)系．試求：(1)圖a中畫出了運(yùn)動(dòng)員攜帶翼型傘跳傘后的兩條大致運(yùn)動(dòng)軌跡．試對(duì)兩位置的運(yùn)動(dòng)員畫出受力示意圖并判斷，①、②兩軌跡中哪條是不可能的，并簡(jiǎn)要說明理由．(2)若降落傘最終勻速飛行的速度v與地平線的夾角為α，試從力平衡的角度證明：tanα＝eq\f(C2,C1).(3)某運(yùn)動(dòng)員和裝備的總質(zhì)量為70kg，勻速飛行的速度v與地平線的夾角α約37°(取tan37°＝0.75)，勻速飛行的速度v多大？(g取10m/s2，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)軌跡①不可能存在．受力分析如圖．軌跡②三力可能平衡或三力的合力可能與速度在同一直線上，可做直線運(yùn)動(dòng)．軌跡①合力方向與速度方向不可能在同一直線上，所以不會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)．(2)由②位置的受