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-1-物体的受力分析(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.在立起一根木棍的过程中要经过如图所示的位置,此时地面对木棍的弹力方向是图中的()A.F1的方向B.F2的方向C.F3的方向D.F4的方向【解析】选B。点面接触的弹力方向垂直于接触面指向被支持的物体,所以地面施予木棍的弹力方向正确的是F2。2.如图,长方体木块搁在光滑方形槽中,则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是()A.1个B.2个C.3个D.4个【解析】选C。长方体木块搁在光滑方形槽中,与槽接触的地方有三处,并且都有相互作用,故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个,故选项C正确。【加固训练】如图,木箱A中放一个光滑的铁球B,它们一起静止于斜面上,如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析,则铁球B受力个数为()A.3个B.4个C.2个D.1个【解析】选A。对B球受力分析,受重力、斜面支持力和箱子对球平行斜面向上的支持力,三力-2-平衡,故选项A正确。3.如图,质量为m的木块在水平面上的木板上向左滑行,滑行时木板静止,木板质量M=3m,已知木块与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数均为μ,则在木块滑行过程中,水平面对木板的摩擦力大小为()A.4μmgB.3μmgC.2μmgD.μmg【解题指南】解答本题可以按照以下解题思路:(1)对木块进行受力分析。(2)对木板进行受力分析。(3)根据平衡条件进行判断。【解析】选D。木块对木板的摩擦力大小f=μmg,方向水平向左,木板在水平方向受木块的摩擦力和水平面的摩擦力平衡,则水平面对木板的摩擦力f′=f=μmg,故D正确,A、B、C错误。4.如图,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,F1=1N和F2=2N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为()A.3N,6NB.1N,2NC.1N,1ND.0N,1N【解析】选C。因两个物体都处于静止状态,故所受的摩擦力均为静摩擦力;对物体A受力分析可知:F1=FfA=1N;对A、B整体受力分析,由平衡条件可知:F2=F1+FfB,解得FfB=1N,故选项C正确。5.如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在直立墙壁上,用水平力F向左拉动B,使B以速度v做匀速运动,这时绳水平,张力为T,下列说法正确的是()-3-A.T=FB.木块A受到的是静摩擦力,大小等于TC.木板B受到一个静摩擦力,一个滑动摩擦力,合力大小等于FD.若木板B以速度2v做匀速运动,则拉力仍为F【解析】选D。根据整体法,由于水平面对B有水平向右的摩擦力,因此TF,选项A错误;A、B之间有相对运动,因此是滑动摩擦力,选项B错误;木板B受两个滑动摩擦力的作用,选项C错误;物体匀速运动时,受力是平衡的,由于滑动摩擦力始终不变,外力F也应不变,与速度无关,选项D正确。6.物体A的质量为1kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左大小恒为F0=1N的作用力,则反映物体受到的摩擦力Ff随时间变化的图像是图中的(取向右为正方向,g取10N/kg)()【解析】选C。物体向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由Ff1=μmg,得Ff1=2N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1NFf1,故物体A不再运动。由二力平衡可知,物体受到向右的静摩擦力,Ff2=F0=1N,故C正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(10分)如图,一个质量为M=2kg的物体放在粗糙水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为m0=0.1kg的小桶相连,已知:M受到的最大静摩擦力Fmax=4.5N,细绳水平,滑轮上的摩擦不计,g取10N/kg,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小。(1)只挂m0处于静止状态时。(2)只挂m0但在M上再放一个M′=3kg的物体时。(3)只在桶内加入m1=0.33kg的砂子时。【解析】(1)因为m0g=1NFmax,-4-M处于静止状态,受静摩擦力作用,由二力平衡得F1=m0g=1N。(2)在M上再放一个M′=3kg的物体,M仍静止,仍受静摩擦力F2=F1=m0g=1N。(3)因为(m0+m1)g=4.3NFmax,故M处于静止状态,所受静摩擦力F3=(m0+m1)g=4.3N。答案:(1)1N(2)1N(3)4.3N8.(14分)(2020·海口高一检测)小明同学在一只把手光滑且质量为0.5kg的杯子里加0.5kg的水,放在水平桌面上,将一根劲度系数为50N/m的均匀橡皮筋绕过把手。两手同时沿同一水平面拉橡皮筋的两端,直到把杯子拉动并做匀速直线运动。测得此时两橡皮筋成60°角且伸长量为4cm,且未超过弹性限度。重力加速度g取10m/s2,求:(1)橡皮筋的拉力大小。(2)橡皮筋对杯子的拉力。(3)杯子与桌面间的动摩擦因数为多少。【解析】(1)由胡克定律得橡皮筋的拉力FT=kx=2N(2)橡皮筋对杯子的拉力F=2FT×cos30°=2N(3)对杯子有F=f=μ(m0+m)g解得μ=0.2=0.35答案:(1)2N(2)2N(3)0.35-5-(15分钟·40分)9.(6分)(2020·威海高一检测)如图所示是磁悬浮地球仪,地球仪依靠它与底座之间的磁力悬浮在底座的正上方保持静止。已知地球仪的质量为m,底座的质量为M,则底座对水平地面的作用力大小为()A.0B.mgC.MgD.g【解析】选D。地球仪和底座受到重力与地面对底座向上的作用力,根据平衡条件,得地面对底座向上作用力为:F=g,由牛顿第三定律,知底座对水平地面的作用力大小为:F′=F=g,故选项D正确。10.(6分)木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m,系统置于水平地面上静止不动,现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,如图,力F作用后()A.木块A所受摩擦力大小是12.5NB.木块A所受摩擦力大小是11.5NC.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N【解析】选C。因轻弹簧被压缩了2cm,故弹簧弹力为F=kΔx=8N,A、B两木块所受的最大静摩擦力分别为FAm=12.5N,FBm=15N,B木块在水平方向F与弹簧弹力的合力为9N,小于其最大静摩擦力,故地面给B木块的摩擦力为9N,A木块在水平方向的弹簧拉力为8N,也小于其最大静摩擦力,故地面给A木块的摩擦力为8N,故选项C正确。-6-【加固训练】(多选)如图是某小组同学为研究动摩擦因数所设计的实验装置。其中A为一质量为M的长直木板,B为木板上放置的质量为m的木块,Q为木块右端连接的一弹簧测力计。实验时用力将A从B的下方抽出,通过Q的读数即可测出动摩擦因数。若实验条件较为理想,则()A.只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数B.将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数C.通过该方法可测得A与B之间的动摩擦因数D.通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数【解析】选B、C。用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时,在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡,根据滑动摩擦力公式F=μFN可知,滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,与B的速度无关,无论木板A是做匀速直线运动还是变速直线运动,都不会改变木块受到摩擦力的大小,木块相对地面总是静止的,均能从Q上读取稳定读数,选项A错误,B正确;当B达到稳定状态时,弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力Ff大小相等,B对木板A的压力大小等于B的重力mg,由F=μFN,得μ=,从Q上读取F,则可求得μ,选项C正确,D错误。11.(6分)(多选)(2020·佛山高一检测)在班级的晚会中,物理老师表演了一个节目,用4个可乐瓶在水平地面上叠放成如图所示的形状,晚会结束后同学们用所学物理知识进行了分析,下列说法正确的是()A.张同学认为2号瓶对1号瓶的作用力方向斜向右上方B.陈同学认为1号瓶的重心正好在与2号瓶接触点的正上方C.吕同学认为地面对4号瓶的支持力大小等于4个瓶子(包括里面可乐)的总重力D.刘同学认为如果地面是光滑的,物理老师表演一样会成功【解析】选B、C、D。2号瓶对1号瓶的作用力必须与1号瓶所受的重力平衡,所以该作用力-7-的方向必须是竖直向上的,故A错误,B正确;将4个可乐瓶视为一个整体,地面对4号瓶的支持力等于整体重力,故C正确;地面是水平的,整体受到的支持力与重力保持平衡,不需要摩擦力也能成功,故D正确。故选B、C、D。12.(22分)如图,A物体重力为20N,B物体重力为10N,力F竖直向下,A与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,求(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)F=0时由静止释放B物体。(2)F=10N时由静止释放B物体。(3)若要使A匀速运动,所加力F的大小是多少?【解析】(1)F=0时,A所受最大静摩擦力为F静max=μmAg=8N,此时mBg,故A将运动,A所受摩擦力为滑动摩擦力,大小为F滑=μmAg=8N。(2)当F=10N时,A所受最大静摩擦力为F′静max=μ(F+mAg)=12N,此时mBgF′静max,故A静止,A所受摩擦力为静摩擦力,大小为F静=mBg=10N。(3)若A匀速运动,此时滑动摩擦力大小等于B的重力大小,故此时有:μ(mAg+F)=mBg,代入数据得:F=5N,故所加力F的大小是5N。答案:(1)滑动摩擦力8N(2)静摩擦力10N(3)5N