2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：第二章第三讲受力分析和共点力作用下物体的平衡含解析

章末整合提升1．(2017·全国卷Ⅰ)(1)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)．A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s 区间内的分子数占总分子数的百分比较大(2)如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃，气缸导热．①打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；②接着打开K3，求稳定时活塞的位置；③再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．(1)命题意图：本题考查考生对气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的理解．解析：根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误．(2)命题意图：本题考查玻意耳定律、查理定律及其相关的知识点．解析：①设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1，①(3p0)V＝p1(2V－V1)，②联立①②式得V1＝V2，③p1＝2p0.④②打开K3后，由④式知，活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下气体压强为p2.由玻意耳定律得(3p 0)V ＝p 2V 2，⑤由⑤式得p 2＝3V V 2p 0,⑥ 由⑥式知，打开K 3后活塞上升直到B 的顶部为止；此时p 2为p 2′＝32p 0. ③设加热后活塞下方气体的压强为p 3，气体温度从T 1＝300 K 升高到T 2＝320 K 的等容过程中，由查理定律得p 2′T 1＝p 3T 2，⑦ 将有关数据代入⑦式得p 3＝1.6p 0.答案：(1)ABC (2)①V 22p 0 ②上升直到B 的顶部 ③1.6p 02．(2017·全国卷Ⅱ)(1)如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个气缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)．A ．气体自发扩散前后内能相同B ．气体在被压缩的过程中内能增大C．在自发扩散过程中，气体对外界做功D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T a的热空气，气球外冷空气的温度为T b.已知空气在1个大气压、温度为T0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.①求该热气球所受浮力的大小；②求该热气球内空气所受的重力；③设充气前热气球的质量为m0，求充气后它还能托起的最大质量．(1)命题意图：本题考查气体内能、气体分子的平均动能、热力学第一定律．解析：抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误．(2)命题意图：本题考查气体实验定律及力的平衡．解析：①设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为ρ0＝mV0，①在温度为T时的体积为V T，密度为ρT＝mV T，②由盖－吕萨克定律得V 0T 0＝V T T，③ 联立①②③式得ρT ＝ρ0T 0T ，④气球所受的浮力为F ＝ρTb gV ，⑤联立④⑤式得F ＝ρ0gVT 0T b .⑥②气球内热空气所受的重力为G ＝ρTa Vg ，⑦联立④⑦式得G ＝ρ0gVT 0T a .⑧③设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件得mg ＝F －G －m 0g ，⑨联立⑥⑧⑨式得m ＝ρ0VT 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0. 答案：(1)ABD (2)①ρ0gVT 0T b ②ρ0gVT 0T a③ρ0VT 0⎝ ⎛⎭⎪⎫1T b －1T a －m 0 3．(2017·全国卷Ⅲ)(1)如图，一定质量的理想气体从状态a 出发，经过等容过程ab 到达状态b ，再经过等温过程bc 到达状态c ，最后经等压过程ca 回到状态a .下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)．A．在过程ab中气体的内能增加B．在过程ca中外界对气体做功C．在过程ab中气体对外界做功D．在过程bc中气体从外界吸收热量E．在过程ca中气体从外界吸收热量(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通．开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图乙所示．设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变．已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：①待测气体的压强；②该仪器能够测量的最大压强．(1)命题意图：本题考查气体的内能、理想气体状态方程、热力学第一定律、等容变化、等压变化、等温变化．解析：ab过程，气体压强增大，体积不变，则温度升高，内能增加，A项正确；ab过程发生等容变化，气体对外界不做功，C项错误；一定质量的理想气体内能仅由温度决定，bc过程发生等温变化，内能不变，bc过程，气体体积增大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D项正确；ca过程发生等压变化，气体体积减小，外界对气体做正功，B项正确；ca过程，气体温度降低，内能减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知气体向外界放热，E项错误．(2)命题意图：本题结合受力平衡考查玻意耳定律．解析：①水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p.提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则V＝V0＋14πd2l，①V1＝14πd2h，②由力学平衡条件得p1＝p＋ρgh，③整个过程为等温过程，由玻意耳定律得pV＝p1V1，④联立①②③④式得p＝ρπgh2d24V0＋πd2（l－h）.⑤②由题意知h ≤l ，⑥联立⑤⑥式有p ≤πρgl 2d 24V 0，⑦该仪器能够测量的最大压强为p max ＝πρgl 2d 24V 0.答案：(1)ABD (2)①ρπgh 2d 24V 0＋πd 2（l －h ） ②πρgl 2d 24V 0。

第三章牛顿运动定律第二讲牛顿运动定律的综合应用课时跟踪练A组　基础巩固1.(2018·保定模拟)如图所示，某同学找了一个用过的“易拉罐”在底部打了一个洞，用手指按住洞，向罐中装满水，然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，则下列说法正确的是( )A．易拉罐上升的过程中，洞中射出的水的速度越来越快B．易拉罐下降的过程中，洞中射出的水的速度越来越快C．易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水的速度都不变D．易拉罐上升、下降的过程中，水不会从洞中射出解析：易拉罐被抛出后，不论上升还是下降，易拉罐均处于完全失重状态，水都不会从洞中射出，故选项A、B、C错误，选项D正确．答案：D2．(2018·烟台模拟)小刚同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v t图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)．根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是( )A．在5～10 s内，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力B．在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态C．在10～20 s内，该同学所受的支持力不变，该同学的机械能减少D．在20～25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于超重状态解析：由题给图象可知，在5～10 s内，电梯匀速上升，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，A正确；在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于超重状态，B错误；在20～25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态，D错误；在10～20 s 内，电梯减速上升，且加速度大小a＝0.2 m/s2，由牛顿第二定律可知，支持力向上且大小不变，支持力做正功，故机械能增加，C错误．答案：A3．(多选)一质点在外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图．在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有( )A．t1 B．t2C．t3D．t4解析：v-t图象中，纵轴表示各时刻的速度，t1、t2时刻速度为正，t3、t4时刻速度为负，图线上各点切线的斜率表示该时刻的加速度，t1、t4时刻加速度为正，t2、t3时刻加速度为负，根据牛顿第二定律，加速度与合外力方向相同，故t1时刻合外力与速度均为正，t3时刻合外力与速度均为负，A、C正确．答案：AC4．(2017·福建福州一中测试)如图所示，两车厢的质量相同，其中一个车厢内有一人拉动绳子使两车厢相互靠近．若不计绳子质量及车厢与轨道间的摩擦，下列对于哪个车厢里有人的判断正确的是( )A．绳子的拉力较大的那一端车厢里有人B．先开始运动的车厢里有人C．先到达两车中点的车厢里没有人D．不去称量质量无法确定哪个车厢里有人解析：根据牛顿第三定律，绳子对两车的拉力大小相等，方向相反，故A错误；有拉力后，两车同时受到拉力，同时开始运动，故B错误；两车之间的拉力时刻大小相等，根据牛顿第二定律知，总质量小的，加速度大，又由x ＝at 2知，相同时间内位移大，先到12达中点，则此车厢里没有人，故C 正确，D 错误．答案：C5.如图所示，a 、b 两物体的质量分别为m 1和m 2，由轻质弹簧相连．当用恒力F 竖直向上拉着a ，使a 、b 一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x 1，加速度大小为a 1；当用大小仍为F 的恒力沿水平方向拉着a ，使a 、b 一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x 2，加速度大小为a 2.则有( )A ．a 1＝a 2，x 1＝x 2B ．a 1<a 2，x 1＝x 2C ．a 1＝a 2，x 1>x 2D ．a 1<a 2，x 1>x 2解析：对a 、b 物体及弹簧整体分析，有：a 1＝＝－g ，F －（m 1＋m 2）gm 1＋m 2F m 1＋m 2a 2＝，Fm 1＋m 2可知a 1<a 2，再隔离b 分析，有：F 1－m 2g ＝m 2a 1，解得F 1＝，m 2Fm 1＋m 2F 2＝m 2a 2＝，m 2Fm 1＋m 2可见F1＝F2，再由胡克定律知，x1＝x2.所以B选项正确．答案：B6．(2017·山东潍坊统考)如图甲所示，小物块从足够长的光滑斜面顶端由静止自由滑下．下滑位移x时的速度为v，其x v2图象如图乙所示，取g＝10 m/s2，则斜面倾角θ为( )图甲 图乙 A．30°B．45°C．60°D．75°解析：由x v2图象可知小物块的加速度a＝5 m/s2，根据牛顿第二定律得，小物块的加速度a＝g sin θ，所以θ＝30°，A对，B、C、D错．答案：A7.(2018·郑州模拟)如图所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接．下图中v、a、F f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程．下图中正确的是( )解析：物体在斜面上运动时，摩擦力Ff 1＝μmg cos θ，加速度a 1＝g (sin θ－μcos θ)，速度v 1＝a 1t 1，路程s ＝a 1t ，由此可知1221A 、B 、D 错误；物体在水平面上运动时，摩擦力Ff 2＝μmg ，所以C 正确．答案：C8.如图所示，长12 m 、质量为50 kg 的木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数为0.1，开始时质量为50 kg 的人立于木板左端，木板与人均静止，当人以4 m/s 2的加速度匀加速向右奔跑时(取g ＝10 m/s 2)，求：(1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小；(2)人在奔跑过程中木板的加速度；(3)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间．解析：(1)设人的质量为m ，加速度为a 1，木板的质量为M ，加速度为a 2，人对木板的摩擦力为F f (F f ′为木板对人的摩擦力)，则对人有F f ′＝ma 1＝200 N ，(2)对木板进行受力分析可知：F f －μ(M ＋m )g ＝Ma 2，则：a 2＝，Ff －μ（M ＋m ）g M 代入数据解得a 2＝2 m/s 2，方向向左．(3)设人从左端跑到右端所经历的时间为t ，由运动学公式得：L ＝a 1t 2＋a 2t 2，1212则：t ＝，2La 1＋a 2代入数据解得t ＝2 s.答案：(1)200 N (2)2 m/s 2　方向向左　(3)2 sB组　能力提升9．以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t 图象可能正确的是( )解析：受空气阻力作用的物体，上升过程：mg ＋k v ＝ma ，得a ＝g ＋v ，v 减小，a 减小，A 错误；到达最高点时v ＝0，a ＝g ，km 即两图线与t 轴相交时斜率相等，故B 、C 错误，D 正确．答案：D10.(2018·沧州模拟)带式传送机是在一定的线路上连续输送物料的搬运机械，又称连续输送机．如图所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行．现将一个木炭包无初速度地放在传送带上，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹．下列说法正确的是( )A ．黑色的径迹将出现在木炭包的左侧B ．木炭包的质量越大，径迹的长度越短C ．木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短D ．传送带运动的速度越大，径迹的长度越短解析：木炭包与传送带相对滑动的距离为黑色径迹的长度，当放上木炭包后传送带相对于木炭包向右滑动，所以黑色径迹应出现在木炭包的右侧，选项A 错误；设木炭包的质量为m ，传送带的速度为v ，木炭包与传送带间动摩擦因数为μ，则对木炭包有μmg ＝ma ，木炭包加速的时间t ＝＝，该过程传送带的位移v a vμg x 1＝v t ＝，木炭包的位移x 2＝v t ＝t ＝，黑色径迹的长度v 2μg v 2v 22μg Δx ＝x 1－x 2＝，由上式可知径迹的长度与木炭包的质量无关，传v 22μg 送带的速度越大，径迹越长，木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹越短，选项C 正确，选项B 、D 错误．答案：C11．(多选)(2018·哈尔滨模拟)将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的图象．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．现在向沙桶里缓慢倒入细沙，力传感器采集的Ft图象如图乙所示．则( )图甲图乙A．2.5 s前小车做变加速运动B．2.5 s后小车做变加速运动C．2.5 s前小车所受摩擦力不变D．2.5 s后小车所受摩擦力不变解析：当倒入细沙较少时，M处于静止状态，对M受力分析有绳子拉力等于m对M的静摩擦力，在满足M静止的情况下，缓慢加细沙，绳子拉力变大，m对M的静摩擦力逐渐变大，由图象得出2.5 s 前M 都是静止的，A 、C 选项错误；2.5 s 后M 相对于m 发生滑动，m 对M 的摩擦力为滑动摩擦力F f ＝μmg 保持不变，D 项正确；M 运动后继续倒入细沙，绳子拉力发生变化，小车将做变加速运动，B 项正确．答案：BD12.如图所示为上、下两端相距L ＝5 m ，倾角α＝30°，始终以v ＝3 m/s 的速率顺时针转动的传送带(传送带始终绷紧)．将一物体放在传送带的上端由静止释放滑下，经过t ＝2 s 到达下端．重力加速度g 取10 m/s 2，求：(1)传送带与物体间的动摩擦因数；(2)如果将传送带逆时针转动，速率至少多大时，物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端．解析：(1)物体在传送带上受力分析如图所示，物体沿传送带向下匀加速运动，设加速度为a .由题意得L ＝at 2，12解得a ＝2.5 m/s 2.由牛顿第二定律得mg sin α－F f ＝ma ，12又F f＝μmg cos α，解得μ＝≈0.29.36(2)如果传送带逆时针转动，要使物体从传送带上端由静止释放能最快地到达下端，则需要物体有沿传送带向下的最大加速度，即所受摩擦力沿传送带向下，设此时传送带速度为v m，物体加速度为a′.由牛顿第二定律得mg sin α＋F f＝ma′，F f＝μmg cos α，v＝2La′，2m联立解得v m＝8.66 m/s.答案：(1)0.29　(2)8.66 m/s。

章末整合提升1．(多选)(2016·全国卷Ⅰ)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态．若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则( )A．绳OO′的张力也在一定范围内变化B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化命题意图：本题考查共点力平衡．同一根绳子的拉力大小处处相等，则物体a 和b 受到绳的拉力大小均等于物体a 的重力．由于物体始终处于平衡状态，利用正交分解可求解．解析：由题意，在F 保持方向不变，大小发生变化的过程中，物体a 、b 均保持静止，选a 受力分析得，绳子拉力F T ＝m a g ，所以物体a 和b 受到绳的拉力保持不变，C 选项错误；a 、b 受到绳的拉力大小和方向均不变，所以OO ′的张力不变，A 选项错误；对b 进行受力分析，并将各力沿水平方向和竖直方向分解，如图所示．由受力平衡得：F T x ＋F f ＝F x ，F y ＋F N ＋F T y ＝m b g ，F T 和m b g 始终不变，当F 大小在一定范围内变化时，支持力在一定范围内变化，B 选项正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，D 选项正确；故答案选BD.答案：BD2.(多选)(2017·全国卷Ⅰ)如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M 拴一重物，用手拉住绳的另一端N .初始时，OM 竖直且MN 被拉直，OM 与MN 之间的夹角为α(α>)．现将重物向右上方π2缓慢拉起，并保持夹角α不变．在OM 由竖直被拉到水平的过程中( )A．MN上的张力逐渐增大B．MN上的张力先增大后减小C．OM上的张力逐渐增大D．OM上的张力先增大后减小命题意图：本题属于动态平衡问题，可用图解法解决本题，通过两绳子的夹角不变，又知重力的大小和方向不会改变，把重力的大小作为弦长，两拉力的夹角变为圆周角，根据圆的特性可作出图．本题要求学生熟练掌握三角形定则和数学的平面几何知识，是一道要求比较高的难题．解析：由题意画出矢量三角形如下图，α不变，则图中θ角不变，形成下图共圆形式，在圆中直径的弦长最大，则F MN逐渐增大，F OM先增大后减小．答案：AD3．(2017·全国卷Ⅱ)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动．若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动．物块与桌面间的动摩擦因数为( )A ．2－ B. C. D.3363332命题意图：本题考查滑块摩擦力和共点力平衡问题．利用正交分解把F 进行分解，F 的竖直分量与支持力的合力与重力平衡，水平分量与摩擦力相等．但注意此进滑块摩擦力F f ≠μmg .解析：当拉力水平时，物体匀速速度，则拉力等于摩擦力，即F ＝μmg ；当拉力倾斜时，物体受力分析如图，由F f ＝μF N ，F N ＝mg －F sin θ，可知摩擦力为F f ＝μ(mg －F sin θ)，F f ＝F ，12代入数据为：μmg ＝μ(mg －F )，1232联立可得μ＝.33答案：C4．(2017·全国卷Ⅲ)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm 的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm ；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)( )A．86 cm B．92 cmC．98 cm D．104 cm命题意图：此题是物体的平衡问题，考查平行四边形定则的应用；在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，且两个力大小相等，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解．前后两次始终处于静止状态，即合外力为零，在改变绳长的同时，绳与竖直方向的夹角跟着改变．解析：如图所示：绳子原长是80 cm，伸长为100 cm，则AC段长50 cm，故∠ACD＝53°.由受力平衡2F1cos 53°＝mg，当弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点2F2＝mg.假设绳子的劲度系数为k，则绳子拉力F1＝k(50 cm－40 cm)，F2＝k(x－40 cm)，解得x＝46 cm，所以此时绳子总长度为92 cm.答案：B5．(2016·全国卷Ⅱ)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m 的小球．在a 和b 之间的细线上悬挂一小物块．平衡时，a 、b 间的距离恰好等于圆弧的半径．不计所有摩擦．小物块的质量为( )A. B.m C ．m D ．2mm 232解析：设悬挂小物块的点为O ′，圆弧的圆心为O ，由于ab ＝R ，所以三角形Oab 为等边三角形，根据几何知识可得∠aO ′b ＝120°.而一条绳子的拉力相等，故F T ＝mg ，小物块受到两条绳子的拉力作用，两力大小相等，夹角为120°，故受到的拉力的合力等于mg ，所以小物块的质量为m ，C 正确．答案：C。

章末整合提升1．(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()命题意图：本题考查电磁感应、电磁阻尼及其相关的知识点．解析：施加磁场来快速衰减STM的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减．方案A中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案B中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案C中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案D中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变．综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A.答案：A2．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后，下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的感应电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成了电流，此电流产生的磁场导致磁针转动命题意图：本题考查电磁感应、涡流及其相关的知识点，意在考查考生综合运用电磁感应知识分析解释实验现象的能力．难度中等偏难．解析：当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势和感应电流，选项A正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用，导致磁针转动，选项B正确，D错误；由于圆盘中心正上方悬挂小磁针，在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变，选项C错误．答案：AB3．(多选)(2017·全国卷Ⅱ)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图甲所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是()图甲图乙A．磁感应强度的大小为0.5 TB．导线框运动速度的大小为0.5 m/sC．磁感应强度的方向垂直于纸面向外D ．在t ＝0.4 s 至t ＝0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N命题意图：本题考查电磁感应与力学规律的综合应用．解析：由题图乙可知，导线框运动的速度大小v ＝L t ＝0.10.2m/s ＝0.5 m/s ，B 项正确；导线框进入磁场的过程中，cd 边切割磁感线，由E ＝BL v ，得B ＝E L v ＝0.010.1×0.5T ＝0.2 T ，A 项错误；由图可知，导线框进入磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，根据楞次定律可知，磁感应强度方向垂直纸面向外，C 项正确；在0.4～0.6 s 这段时间内，导线框正在出磁场，回路中的电流大小I ＝E R ＝0.010.005A ＝2 A ，则导线框受到的安培力F ＝BIL ＝0.2×2×0.1 N ＝0.04 N ，D 项错误．答案：BC4．(2017·全国卷Ⅲ)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ，一圆环形金属线框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )A ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向B ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向命题意图：本题考查楞次定律、右手定则．解析：金属杆PQ向右切割磁感线，根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向；原来T中的磁场方向垂直于纸面向里，金属杆PQ中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外，使得穿过T的磁通量减小，根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流，综上所述，可知A、B、C项错误，D项正确．答案：D5．(2016·全国卷Ⅰ)如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上．已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑．求(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小．命题意图：本题主要考查平衡条件、法拉第电磁感应定律、安培力、闭合电路欧姆定律及其相关知识，意在考查考生灵活运用知识分析、解决问题的能力．解析：(1)设两根导线的总的张力的大小为F T ，右斜面对ab 棒的支持力的大小为F N1作用在ab 棒上的安培力的大小为F ，左斜面对cd 棒的支持力大小为F N2.对于ab 棒，由力的平衡条件得2mg sin θ＝μF N1＋F T ＋F ，① F N1＝2mg cos θ，②对于cd 棒，同理有mg sin θ＋μF N2＝F T ，③ F N2＝mg cos θ，④联立①②③④式得F ＝mg (sin θ－3μcos θ)．⑤(2)由安培力公式得F ＝BIL ，⑥这里I 是回路abdca 中的感应电流．ab 棒上的感应电动势为E ＝BL v ，⑦式中，v 是ab 棒下滑速度的大小．由欧姆定律得I ＝E R，⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式得v ＝(sin θ－3μcos θ)mgR B 2L 2. 答案：(1)mg (sin θ－3μcos θ)(2)(sin θ－3μcos θ)mgR B 2L 2。

第二章相互作用第二讲力的合成与分解课时跟踪练A组基础巩固1．(多选)(2018·丽江模拟)下列说法正确的是()A．平行四边形定则适用于任何力的合成B．矢量的加法满足平行四边形定则或三角形定则C．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力D．三角形定则只适用于共点力的合成解析：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，所以力的合成的平行四边形定则只适用于共点力，与两个分力共点的那条对角线所表示的力才是它们的合力，故A错误，C正确；矢量运算时遵从平行四边形定则或三角形定则，故B正确；三角形定则适用于共点力的合成与分解，故D错误．答案：BC2．(2017·湖北名校月考)关于力的合成与分解，下列说法正确的是()A．合力一定大于其中一个分力B．合力与分力一定是同种性质的力C．合力与分力是等效的，同时作用在物体上D．已知合力和它的两个分力的方向，则两个力有确定值解析：由平行四边形定则可知，两个力的合力，可以比这两个分力都小，所以A错误；合力与分力在作用效果上等效，但不能说成是同种性质的力，故B错误；合力与分力是等效替代关系，但不是同时作用在物体上，所以C错误；根据力的合成与分解可知，已知合力和两个分力的方向，分解结果是唯一的，故D正确．答案：D3.(2018·大连模拟)生活中的物理知识无处不在．如图所示是我们衣服上的拉链的一部分，在把拉链拉开的时候，我们可以看到有一个类似三角形的东西在两链中间运动，使很难直接分开的拉链很容易地被拉开，关于其中的物理原理，以下说法正确的是()A．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开两拉链的力B．在拉开拉链的时候，三角形的物体只是为了将拉链分开，并没有增大拉力C．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开拉链的力，但合上拉链时减小了合上的力D．以上说法都不正确解析：在拉开拉链的时候，三角形的物体在两链间和拉链一起运动，手的拉力在三角形的物体上产生了两个分力，如图所示，分力大于手的拉力，所以很难直接分开的拉链可以很容易地被三角形物体分开，同理可知，合上拉链时增大了合上的力．答案：A4.(2018·秦皇岛模拟)假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣．他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大，如图所示，他先后作出过几个猜想，其中合理的是()A ．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关B ．在刀背上加上同样的压力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C ．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大D ．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大解析：把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角形劈，设顶角为2θ，背宽为d ，侧面长为l ，如图所示．当在刀背施加压力F 后，产生垂直侧面的两个分力F 1、F 2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体．由对称性知，这两个分力大小相等(F 1＝F 2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图所示，在这个力的平行四边形中，取其四分之一考虑(图中阴影部分)．根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系，有关系式F 1F 2＝l d 2＝1sin θ，得F 1＝F 2＝F 2sin θ.由此可见，刀背上加上一定的压力F 时，侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关，顶角越小，sin θ的值越小，F 1和F 2的值越大，故D 正确．答案：D5.(2017·宁夏育才中学月考)如图所示，在粗糙水平面上放置A 、B 、C 、D 四个小物块，小物块之间由四根完全相同的轻质橡皮筋连接，正好组成一个菱形，∠BAD ＝120°，整个系统保持静止状态．已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，则D 物块所受的摩擦力大小为( )A.32F fB ．F f C.3F f D ．2F f 解析：已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，设每根橡皮筋的弹力为F ，则有2F cos 60°＝F f ，对D 物块有2F cos 30°＝F f ′，解得F f ′＝3F ＝3F f ，只有选项C 正确．答案：C6．(2017·六安一中二模)如图所示，两个质量为m 1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，用轻绳将两球与质量为m 2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m 1∶m 2为( )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶ 3 D.3∶2解析：将小球m 2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，由几何知识得F T ＝m 2g ，对m 1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m 1g ·sin 30°＝F T sin 30°，解得F T ＝m 1g ，可见m 1∶m2＝1∶1，故选A.答案：A7.如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆上，一根轻绳AB绕过滑轮，A端固定在墙上，且A端到滑轮之间轻绳保持水平，B端下面挂一个重物，木杆与竖直方向的夹角为θ＝45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小的变化情况是()A．只有θ变小，弹力才变大B．只有θ变大，弹力才变大C．无论θ变大还是变小，弹力都变大D．无论θ变大还是变小，弹力都不变解析：无论θ变大还是变小，水平段轻绳和竖直段轻绳中的拉力不变，这两个力的合力与木杆对滑轮的弹力平衡，故滑轮受到木杆的弹力不变．答案：D8.一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接，并悬挂在空中．在稳定水平风力作用下发生倾斜，轻绳与竖直方向的夹角为30°，如图所示．设每只灯笼的质量均为m，重力加速度大小为g，则自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小为()A ．23mg B.23mg 3 C.83mg 3 D ．8mg解析：以第一只灯笼下方的四只灯笼整体为研究对象，受力分析，根据力的合成与分解得，自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小F T ＝4mg cos 30°＝83mg 3，选项C 正确． 答案：C9．在如图所示的四幅图中．AB 、BC 均为轻质杆，各图中杆的A 、C 端都通过铰链与墙连接，两杆都在B 处由铰链相连接，B 点下方用轻绳悬挂小物块，下列关于杆受力的说法正确的是( )A ．甲中的AB 杆、BC 杆均可替换为轻绳B ．乙中的AB 杆表现为拉力，BC 杆表现为支持力C ．丙中的AB 杆、BC 杆均可替换为轻绳D ．丁中的AB 杆、BC 杆均表现为支持力解析：由题图看出，甲、丙、丁中，AB 杆对B 点产生的是拉力，当用轻绳代替时效果不变，仍能使装置平衡，同理可知，题图中的BC 杆可以用等长的轻绳代替的只有丙，故A 错误，C 正确；乙中B 点受向下的拉力，则BC 杆表现为支持力，由平衡关系可知AB 杆也表现为支持力，故B错误；对丁中B点分析可知，B点受向下的拉力，AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力，故D错误．答案：C10．(2018·渭南模拟)如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂着，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B 物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于平衡静止状态．若悬挂小滑轮的斜线OP的张力大小是20 3 N，g取10 m/s2，则下列说法中错误的是()A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kgC．桌面对B物体的摩擦力为10 3 ND．OP与竖直方向的夹角为60°解析：O′a与aA两细线拉力的合力与OP线的张力大小相等，由几何知识可知F O′a＝F aA＝20 N，且斜线OP与竖直方向的夹角为30°，D错误；重物A的重力G A＝F aA，所以m A＝2 kg，B正确；桌面对B的摩擦力F f＝F O′b＝F O′a cos 30°＝10 3 N，C正确；弹簧的弹力F弹＝F O′a sin 30°＝10 N，故A正确．答案：DB组能力提升11.(2018·绵阳模拟)近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生．现将人体头颈部简化为如图的模型．重心在P点的头部，在可绕O转动的颈椎OP(可视为轻杆)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止．当人低头时，颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ与竖直方向的夹角为60°，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到的压力的(sin 15°＝0.26，3＝1.73)()A．4.2倍B．2.8倍C．3.3倍D．2.0倍解析：对头部进行受力分析，如图所示．设人的颈椎对头的支持力为F，由正弦定理得FG＝sin（180－15°－45°）sin 15°＝sin 60°sin 15°≈3.3，选项C正确．答案：C12．(2017·辽宁铁岭联考)如图甲所示，两段等长轻质细线将质量分别为m、2m的小球A、B(均可视为质点)悬挂在O点，小球A受到水平向右的恒力F1的作用，小球B受到水平向左的恒力F2的作用，当系统处于静止状态时，出现了如图乙所示的状态，小球B刚好位于O点正下方，则F1与F2的大小关系是()A．F1＝4F2B．F1＝3F2C．2F1＝3F2D．2F1＝5F2解析：A受到水平向右的力F1，B受到水平向左的力F2，以整体为研究对象，受力分析如图所示，设O、A间的细线与竖直方向的夹角为α，则由力的分解和平衡条件得F sin α＋F2＝F1，F cos α＝2mg＋mg，故tan α＝F1－F22mg＋mg，以B为研究对象受力分析，设A、B间的细线与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得tan β＝F22mg，由几何关系有α＝β，得2F1＝5F2，选项D正确．答案：D13.(多选)如图所示，用大小恒定的力F将物体压在粗糙竖直墙壁上，当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置的过程中，物体始终静止，则下列对在这个过程中，墙壁对物体的摩擦力F f与弹力F N的变化情况的分析正确的是()A．F N先减小后增大B．F N先增大后减小C．F f的方向一直竖直向上D．F f可能先减小后增大解析：物体始终保持静止状态，受力平衡，对物体受力分析，F 斜向下时，设F与水平方向的夹角为θ，在竖直方向上，根据平衡条件得F f ＝mg ＋F sin θ，方向向上，在水平方向上，F N ＝F cos θ，当F 从实线位置绕O 点顺时针转至水平位置的过程中，θ减小，则sin θ减小，cos θ增大，所以F f 减小，F N 增大．F 斜向上时，设F 与水平方向的夹角为α，若F sin α<mg ，则竖直方向，根据平衡条件得F f ＝mg －F sin α，F f 方向向上，水平方向F N ＝F cos α，当F 从水平位置转至虚线位置的过程中，α增大，则sin α增大，cos α减小，所以F f 减小，F N 减小；若F sin α>mg ，则F f 方向向下，F sin α＝mg ＋F f ，α增大，则sin α增大，F f 增大．综上可知，F f 的方向可能一直向上，大小逐渐减小；也可能先向上后向下，大小先减小后增大．F N 先增大后减小，选项B 、D 正确．答案：BD14．如图所示，固定在水平地面上的物体A ，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面，一根轻绳跨过物体A 顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m 1、m 2的小球B 、C ，假设绳与物体A 的表面平行，当两球静止时，小球B 与圆弧圆心之间的连线和水平方向的夹角也为θ，不计一切摩擦，则m 1、m 2之间的关系是( )A ．m 1＝m 2B ．m 1＝m 2tan θC ．m 1＝m 2tan θD ．m 1＝m 2cos θ解析：设绳对两球的拉力大小为F T ，对C 根据力的合成与分解得F T ＝m 2g sin θ；对B 根据力的合成与分解得F T ＝m 1g cos θ；联立解得m 1＝m 2tan θ，选项B 正确．答案：B15．(多选)如图所示，斜面体A 静置于水平地面上，其倾角θ＝45°，上表面水平的物块B 在A 上恰能匀速下滑，现对B 施加一个沿斜面向上的力F ，使B 能缓慢地向上匀速运动．某时刻在B 上轻轻地放上一个质量为m 的小物体C (图中未画出)，A 始终静止，仅改变F 的大小为F ′，使B 保持运动状态不变．已知重力加速度大小为g .关于放上C 之后，下列说法正确的是( )A ．B 受到的摩擦力大小增加了22mg B ．B 受到的摩擦力不变C ．A 受到地面的摩擦力不变D ．A 受到地面的摩擦力大小增加了mg解析：在B 匀速下滑过程中，所受的摩擦力大小为F f 1＝m B g sin θ，又F f 1＝μm B g cos θ，联立解得μ＝tan θ＝1；未放C 之前，B 匀速上滑时，由于B 对A 的压力没有变化，则B 所受的摩擦力大小没有变化，仍为F f 2＝F f 1＝μm B g cos θ.放上C 之后，B 匀速上滑时，B 所受的摩擦力大小F f 3＝μ(m B ＋m )g cos θ，则B 受到的摩擦力增加量为ΔF f ＝F f 3－F f 2＝μmg cos θ＝tan θ·mg cos θ＝22mg ，选项A 正确，B 错误．对整体研究，未放C 时，地面对A 的摩擦力大小为F fA 1＝F cos θ，对B 有F ＝μm B g cos θ＋m B g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA 1＝m B g ；放上C 时，地面对A 的摩擦力大小为F fA 2＝F ′cos θ，F ′＝μ(m B ＋m )g cos θ＋(m B ＋m )g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA 2＝(m ＋m B )g ；A 受到地面的摩擦力增加量为ΔF fA ＝mg ，选项C 错误，D 正确．答案：AD。

第3讲力的合成与分解A组基础题组1.如图为两个共点力的合力F随两分力夹角θ的变化而变化的图像,则这两个力的大小分别为( )A.2 N,3 NB.3 N,2 NC.4 N,1 ND.4 N,3 N2.(2013重庆理综,1,6分)如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角θ。

若此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为( )A.GB.G sin θC.G cos θD.G tan θ3.(2015湖北宜昌第一次调研,15)如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态。

如果保持绳子A端、B端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态。

则( )A.绳子的弹力变大B.绳子的弹力不变C.绳对挂钩弹力的合力变小D.绳对挂钩弹力的合力不变4.(2015湖南五市十校联考,15)(多选)如图所示,固定的半球面右侧是光滑的,左侧是粗糙的,O点为球心,A、B为两个完全相同的小物块(可视为质点),小物块A静止在球面的左侧,受到的摩擦力大小为F1,对球面的压力大小为N1;小物块B在水平力F2作用下静止在球面的右侧,对球面的压力大小为N2,已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为θ,则( )A.F1∶F2=cos θ∶1B.F1∶F2=sin θ∶1C.N1∶N2=cos2θ∶1D.N1∶N2=sin2θ∶15.(2015浙江临安昌化中学测试,3)如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。

若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为( )A.kLB.2kLC.kLD.kL6.(2015重庆一中月考,16)如图是剪式千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。

第一章 直线运动第三讲 运动图象、追及和相遇问题 课时跟踪练(三) 运动图象、追及和相遇问题时间：40分钟 答案见P36A 组 基础巩固1．(2018·银川模拟)假设“蛟龙”号深海载人潜水器在某次科考实验时，“蛟龙”号内的显示屏上，显示出了从水面开始下潜到最后返回水面10 min 内速度图象，下列说法正确的是( )A ．本次下潜的最大深度为360 mB ．全过程中最大加速度是0.025 m/s 2C ．0～4 min 内平均速度为1 m/sD ．0～1 min 和8～10 min 的时间内潜水员处于超重状态解析：“蛟龙”号在0～4 min 内一直向下运动，在t ＝4 min 时，达最大深度h m ＝12(4＋2)×2×60 m ＝360 m ，A 正确，全过程中最大加速度a m ＝2－060 m/s 2＝130m/s 2，B 错误；0～4 min 内的平均速度v ＝h m t ＝3604×60m/s ＝1.5 m/s ，C 错误；潜水员在0～1 min 内的加速度竖直向下，处于失重状态，D 错误．答案：A2．(2018·上海检测)某物体以一定的初速度沿足够长的斜面从底端向上滑去，此后该物体的运动图象不可能的是(图中x 是位移、v 是速度、t 是时间)( )解析：物体可能先向上做匀减速直线运动，后向下做匀加速直线运动，根据x ＝v 0t ＋12at 2得知，位移是时间的二次函数，图线是曲线，A 是可能的，故A 正确；物体可能先向上做匀减速直线运动，停在最高点，故B 、D 正确；由C 项图知：物体返回时速度大于出发时，不符合物体的运动情况，违反了能量守恒定律，不可能，故C 错误；本题选不可能的，故选C.答案：C3.(2018·甘肃嘉峪关一中模拟)甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动，它们的v-t 图象如图所示，下列说法正确的是( )A ．乙物体先向负方向运动，t 1时刻以后反向向正方向运动B ．t 2时刻，乙物体追上甲C ．t 1时刻，两者相距最远D ．0～t 2时间内，乙的速度和加速度都是先减小后增大解析：乙物体的速度一直为正，说明乙物体一直沿正方向运动，故A 错误；根据速度图象与时间轴围成的面积表示物体通过的位移，由题图可知，t 2时间内，甲的位移大于乙的位移，则t 2时刻，乙物体还没有追上甲，故B 错误；t 2时刻之前，甲的速度比乙的速度大，甲在乙的前方，两者间距增大，t 2时刻之后，甲的速度比乙的速度小，甲仍在乙的前方，两者间距减小，所以t 2时刻两者相距最远，故C 错误；根据速度图线的斜率表示加速度，知0～t 2时间内，乙的速度和加速度都是先减小后增大，故D 正确．答案：D4.一个物体沿直线运动，从t ＝0时刻开始物体的x tt 的图象如图所示，图线与横、纵坐标轴的交点分别为－1 s 和0.5 m/s ，由此可知( )A ．物体的速度大小为0.5 m/sB ．物体做变加速直线运动C ．物体做匀加速运动，加速度的大小为0.5 m/s 2D ．物体做匀加速运动，初速度大小为0.5 m/s解析：由于x tt 图线为一倾斜的直线，故物体做匀变速直线运动．由上面的分析可知，加速度a ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪2x t ·t ＝1 m/s 2，v ＝0.5 m/s ，只有D 正确．答案：D5.(2018·衡阳模拟)一质点做直线运动的v-t 的关系图象如图所示，则该质点的x-t 关系图象可大致表示为下图中的( )解析：根据xt图象中图线的斜率表示速度可知，该质点的xt关系图象可大致表示为B图．答案：B6.一物体由静止开始沿直线运动，其加速度随时间变化的规律如图所示．取物体开始运动的方向为正方向，则下列关于物体运动的v-t图象正确的是()解析：根据加速度随时间变化的图象可得，0～1 s物体做匀加速直线运动，速度v＝at＝t，速度为正方向，选项D错；第1 s末的速度v＝1 m/s，1～2 s加速度变为负值，而速度为正方向，因此物体做匀减速直线运动，v′＝1 m/s－a(t－1)，第2 s末，速度减小为0，选项B错；2～3 s，加速度为正方向，初速度为0，物体做正方向的匀加速直线运动，v＝a(t－2)＝t－2，即从第2 s开始重复前面的运动，图象如C，选项C对，A错．答案：C7.(多选)(2017·连云港调研)如图所示是A、B两质点从同一地点运动的x-t图象，则下列说法中正确的是()A．A质点以20 m/s的速度做匀速运动B．B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动C．B质点最初4 s做加速运动，后4 s做减速运动D．A、B两质点在4 s末相遇解析：x-t图象中，图线的斜率表示速度大小，A质点图线的斜率等于20 m/s，则知A质点以20 m/s的速度做匀速运动，故A正确；B质点图线的斜率先正后负，说明B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动，故B正确；由图线斜率可知，B质点最初4 s内做减速运动，后4 s做加速运动，故C错误；4 s末二图线相交，说明两个质点到达同一位置相遇，故D正确．答案：ABD8．(2018·衡阳模拟)小明准备乘坐公共汽车回家，当到达车站前，发现公共汽车在前面离自己10 m远处正以5 m/s的速度匀速向前行驶，小明立即示意司机停车并以4 m/s的速度匀速追赶，司机看到信号经1.0 s反应时间后，立即刹车，加速度大小为2.5 m/s2，求：小明追上汽车所需的时间．解析：公共汽车速度减到零所用时间t＝t1＋va＝1 s＋52.5s＝3 s，司机反应过程汽车的位移x1＝v-t1＝5×1 m＝5 m，减速过程汽车的位移x2＝v22a＝252×2.5m＝5 m，则公共汽车的位移x＝x1＋x2＝5 m＋5 m＝10 m，小明在这段时间内的位移x′＝4×3 m＝12 m<x＋10 m，说明汽车停止时，小明还没有追上．则小明追上汽车的总时间t′＝x＋10 mv′＝10 m＋10 m4s＝5 s.答案：5 sB组能力提升9.(2017·天津联考)a、b、c三个物体在同一条直线上运动，其位移与时间的关系图象中，图线c是一条x＝0.4t2的抛物线．有关这三个物体在0～5 s内的运动，下列说法正确的是()A．a物体做匀加速直线运动B．c物体做匀加速直线运动C．t＝5 s时，a物体速度比c物体速度大D．a、b两物体都做匀速直线运动，且速度相同解析：位移图象中倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，则知a、b两物体都做匀速直线运动，由题图可以看出，a、b两图线的斜率大小相等、正负相反，说明两物体的速度大小相等、方向相反，所以速度不同，故A、D错误；图线c是一条x＝0.4t2的抛物线，结合x＝v0t＋12at2可知，c做初速度为0，加速度为0.8 m/s2的匀加速直线运动，故B正确；图线的斜率大小表示速度大小，根据题图可知，t＝5 s时，c物体速度最大，故C错误．答案：B10.(2018·哈尔滨六中模拟)如图为甲、乙两物体做直线运动的v-t图象，下列表述正确的是( )A ．甲和乙的加速度方向相同B ．0～1 s 内甲和乙的位移相等C ．如果0时刻乙在甲前方0.55 m 处，则甲、乙间最小距离为0.12 mD ．甲的加速度比乙的小解析：由题图读出甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，加速度方向相反，故A 错误；0～1 s 内，由图线与横轴所围的“面积”可得出甲的位移大于乙的位移，故B 错误；根据加速度定义式：a 甲＝Δv Δt ＝0－23 m/s 2＝－23 m/s 2，a 乙＝Δv Δt＝2－12 m/s 2＝12 m/s 2，故甲的加速度大于乙的加速度，故D 错误；设经过时间t 二者速度相同，则v 甲＋a 甲t ＝v 乙＋a 乙t ，即：2 m/s －23×t ＝1 m/s ＋12t ，整理可以得到：t ＝67 s ，则在这段时间内，甲的位移为：x 甲＝v 甲t ＋12a 甲t 2≈1.47 m ，乙的位移为：x 乙＝v 乙t ＋12a 乙t 2≈1.04 m ，则此时二者之间的距离为：Δx ＝x 乙＋x 0－x 甲＝0.12 m ，故C 正确．答案：C11.(2018·福建厦门一中模拟)小张和小王驾驶两辆轿车(均视为质点)沿平直公路同向行驶，如图所示是两车在某段时间内的v-t 图象，t ＝0时刻，小张在小王前方s 0处，下列判断正确的是( )A．若s0<18 m，两车相遇1次B．若s0＝18 m，两车相遇1次C．若s0＝36 m，两车相遇1次D．若s0＝54 m，两车相遇1次解析：根据v-t图象与坐标轴围成的面积表示位移，可得两车速度相等时，小张的位移x1＝36 m，小王的位移x2＝54 m，如果此时小王恰好追上小张，则s0＝x2－x1＝18 m，之后小王的速度小于小张的速度，不会再相遇，若s0<18 m，则在小王的速度大于小张时二人就会相遇，且小王会超过小张，之后是小张再追上小王，发生第二次相遇，A错误，B正确；若s0>18 m，两车不会相遇，C、D错误．答案：B12.(2017·四川广安四校联考)兰渝铁路的开通，为广大广安市民的生活、工作带来极大的方便．由于一些车次的动车需经停某些车站，因此不同车次的动车运行时间略有不同，这引起了物理爱好者的兴趣．现简化动车运行物理模型，假设在南充站停靠的动车在停靠南充站前以速度v0＝234 km/h 做匀速直线运动，经停该站的动车先做匀减速直线运动，在该站短暂停留后，做匀加速直线运动出站，当速度达到v0＝234 km/h时又开始做匀速直线运动，全过程的v-t图象如图所示．求：(1)动车离开南充站时的加速度大小；(2)动车停靠南充站比不停靠该站运行多经历的时间．解析：(1)v0＝234 km/h＝65 m/s，由题图知加速时间t2＝13 s，由公式v0＝0＋at，则a＝v0t＝5 m/s2.(2)由题图知减速时间t1＝20 s，减速位移x1＝v0＋02t1＝650 m，加速位移x2＝v0＋02t2＝422.5 m，在车站停止时间t3＝120 s，动车以234 km/h的速度经过车站用时t4＝x1＋x2v0＝16.5 s，则所求时间Δt＝(t1＋t2＋t3)－t4＝136.5 s.答案：(1)5 m/s2(2)136.5 s。

章末整合提升1．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)如图甲，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图乙所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()图甲图乙A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度命题意图：本题考查牛顿第二定律、受力分析、速度图象及其相关的知识点，意在考查考生运用相关知识分析解决实际问题的能力．难度中等偏难．解析：由运动的v-t图线可求出物块向上滑行的加速度和返回向下滑行的加速度，对上升时和返回时分析受力，运用牛顿第二定律可分别列出方程，联立两个方程可解得斜面倾角和物块与斜面之间的动摩擦因数，选项A、C正确；根据运动的v t图线与横轴所围面积表示位移可求出物块向上滑行的最大高度，选项D正确．答案：ACD2．(多选)(2015·全国卷Ⅱ)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a 的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为23a的加速度向西行驶时，P 和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A．8B．10C．15 D．18命题意图：本题借助连接体问题考查了牛顿第二定律和隔离法，意在考查考生的逻辑推理能力．解析：设每节车厢的质量为m，这列车厢的节数为n，东边车厢的节数为x，西边车厢的节数为n－x.当机车在东边拉车厢时，对西边车厢受力分析，由牛顿第二定律可得F＝(n－x)ma；当机车在西边拉车厢时，对东边车厢受力分析，由牛顿第二定律可得F＝23max，联立可得n＝53x，x为3的倍数，则n为5的倍数，选项B、C正确，选项A、D错误．答案：BC3．(2017·全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1<s0)处分别放置一个挡板和一面小旗，如图所示．训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度v 0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v 1.重力加速度大小为g .求：(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．命题意图：本题考查运动学公式与动能定理的应用．解析：(1)设冰球的质量为m ，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得－μmgs 0＝12m v 21－12m v 20，① 解得μ＝v 20－v 212gs 0.② (2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a 1和a 2，所用的时间为t .由运动学公式得v 20－v 21＝2a 1s 0③v 0－v 1＝a 1t ④s 1＝12a 2t 2⑤ 联立③④⑤式得a 2＝s 1（v 1＋v 0）22s 20. 答案：(1)v 20－v 212gs 0 (2)s 1（v 1＋v 0）22s 204．(2017·全国卷Ⅲ)如图，两个滑块A 和B 的质量分别为m A ＝1 kg 和m B ＝5 kg ，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5；木板的质量为m ＝4 kg ，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1.某时刻A 、B 两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v 0＝3 m/s.A 、B 相遇时，A 与木板恰好相对静止．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g ＝10 m/s 2.求：(1)B 与木板相对静止时，木板的速度；(2)A 、B 开始运动时，两者之间的距离．命题意图：本题通过滑块—木板模型考查牛顿运动定律、匀变速直线运动规律等相关知识点．解析：(1)滑块A 和B 在木板上滑动时，木板也在地面上滑动．设A 、B 和木板所受的摩擦力大小分别为F f 1、F f 2和F f 3，A 和B 相对于地面的加速度大小分别为a A 和a B ，木板相对于地面的加速度大小为a 1，在物块B 与木板达到共同速度前有F f 1＝μ1m A g ，①F f 2＝μ1m B g ，②F f 3＝μ2(m ＋m A ＋m B )g ，③由牛顿第二定律得F f 1＝m A a A ，④F f 2＝m B a B ，⑤F f 2－F f 1－F f 3＝ma 1，⑥设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1，由运动学公式有v1＝v0－a B t1，⑦v1＝a1t1，⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式，代入已知数据得v1＝1 m/s.⑨(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为s B＝v0t1－12a B t21，⑩设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于B与木板组成的体系，由牛顿第二定律有F f1＋F f3＝(m B＋m)a2，⑪由①②④⑤式知，a A＝a B；再由⑦⑧式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反．由题意知，A 和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式对木板有：v2＝v1－a2t2，⑫对A有：v2＝－v1＋a A t2，⑬在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为s1＝v1t2－12a2t22，⑭在(t1＋t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为s A＝v0(t1＋t2)－12a A(t1＋t2)2，⑮A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为s0＝s A＋s1＋s B，⑯联立以上各式，并代入数据得s0＝1.9 m，(也可用如图所示的速度—时间图线求解)．答案：(1)1 m/s(2)1.9 m5．(2015·全国卷Ⅰ)一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5 m，如图甲所示．t＝0时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t＝1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后1 s时间内小物块的v t图线如图乙所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2.求：图甲图乙(1)木板与地面间的动摩擦因数μ1及小物块与木板间的动摩擦因数μ2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离．命题意图：本题主要考查牛顿运动定律、板块模型、速度图象、匀变速直线运动规律，意在考查考生运用力学知识解决实际问题的能力．解析：(1)规定向右为正方向．木板与墙壁相碰前，小物块和木板一起向右做匀变速运动，设加速度为a1，小物块和木板的质量分别为m和M.由牛顿第二定律有－μ1(m＋M)g＝(m＋M)a1，①由题图乙可知，木板与墙壁碰撞前瞬间的速度v1＝4m/s，由运动学公式有v1＝v0＋a1t1，②x0＝v0t1＋12a1t21，③式中，t1＝1 s，x0＝4.5 m是木板碰撞前的位移，v0是小物块和木板开始运动时的速度．联立①②③式和题给条件得μ1＝0.1，④在木板与墙壁碰撞后，木板以－v1的初速度向左做匀变速运动，小物块以v1的初速度向右做匀变速运动．设小物块的加速度为a2，由牛顿第二定律有－μ2mg＝ma2，⑤由题图乙可得a2＝v2－v1t2－t1，⑥式中，t2＝2 s，v2＝0，联立⑤⑥式和题给条件得μ2＝0.4.⑦(2)设碰撞后木板的加速度为a3，经过时间Δt，木板和小物块刚好具有共同速度v3.由牛顿第二定律及运动学公式得μ2mg＋μ1(M＋m)g＝Ma3，⑧v3＝－v1＋a3Δt，⑨v3＝v1＋a2Δt，⑩碰撞后至木板和小物块刚好达到共同速度的过程中，木板运动的位移为x1＝－v1＋v32Δt，⑪小物块运动的位移为x2＝v1＋v32Δt，⑫小物块相对木板运动的位移为Δx＝x2－x1，⑬联立⑥⑧⑨⑩⑪⑫⑬式，并代入数值得Δx＝6.0 m．⑭因为运动过程中小物块没有脱离木板，所以木板的最小长度应为6.0 m.(3)在小物块和木板具有共同速度后，两者向左做匀变速运动直至停止，设加速度为a4，此过程中小物块和木板运动的位移为x3.由牛顿第二定律及运动学公式得μ1(m＋M)g＝(m＋M)a4，⑮0－v23＝2a4x3，⑯碰后木板运动的位移为x＝x1＋x3，⑰联立⑥⑧⑨⑩⑪⑮⑯⑰式，并代入数值得x＝－6.5 m，木板右端离墙壁的最终距离为6.5 m.答案：(1)0.10.4(2)6.0 m(3)6.5 m。

第三章 牛顿运动定律第三讲 实验四：验证牛顿第二定律课时跟踪练1．由于没有始终满足小车的质量M 远大于砂和桶的总质量m 的关系，结果得到的图象应是下图中的( )解析：由于没有始终满足小车的质量M 远大于砂和桶的总质量m 的关系，则得到的a 1M图象先是直线后向下发生弯曲，故选D. 答案：D2.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车中所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x 1、x 2，则在实验误差允许的范围内，有( )A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 1＝2x 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 2＝2x 1C ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 1＝2x 2D ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 2＝2x 1解析：题中m 1和m 2是车中砝码的质量，绝不能认为是小车的质量，题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少．当m 1＝m 2时，两车加砝码后质量仍相等，若F 1＝2F 2，则a 1＝2a 2，由x ＝12at 2得x 1＝2x 2，A 对，B 错；若m 1＝2m 2时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清楚，故无法判定两车的位移关系，C 、D 错．故选A.答案：A3．图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．沙和沙桶的总质量为m ，小车和砝码的总质量为M .实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．图甲(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是( )A ．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m 的大小，使小车在沙和沙桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B ．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去沙和沙桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及沙和沙桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是()A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个点未画出．量出相邻计数点之间的距离分别为x AB＝4.22 cm、x BC＝4.65 cm、x CD＝5.08 cm、x DE＝5.49 cm、x EF＝5.91 cm、x FG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝______m/s2(结果保留两位有效数字)．图乙解析：(1)平衡小车的摩擦力时，应撤去沙和沙桶，安装纸带，给打点计时器通电，根据纸带上打出点的分布来判断小车是否匀速运动，故B正确．(2)为使细线的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，应满足M≫m，故C组最合理．(3)由a＝（x DE＋x EF＋x FG）－（x AB＋x BC＋x CD）9T2，T＝0.1 s，可解得a≈0.42 m/s2.答案：(1)B(2)C(3)0.424．“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F.通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图乙所示．(1)图线________(选填“①”或“②”)是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．(2)在轨道水平时，小车运动的阻力F f＝________N.(3)图乙中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲，产生误差．为避免此误差可采取的措施是()A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验解析：(1)在水平轨道上，由于受到摩擦力，拉力不为零时，加速度仍然为零，可知图线②是在轨道水平的情况下得到的．当轨道的右侧抬高过高时(平衡摩擦力过度)，拉力等于零时，也会出现加速度，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．(2)根据牛顿第二定律得，F－F f＝ma，当F＝0.5 N时，a＝0，解得F f＝0.5 N.(3)由于开始段aF关系为一条倾斜的直线，所以在小车质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理有mg＝Ma，得a＝mg M＝FM，而实际上a′＝mgm＋M，可见aF图线末端明显偏离直线是由于没有满足M≫m造成的．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力可以避免出现这种情况．故C选项正确．答案：(1)①(2)0.5(3)C5．(2018·长沙模拟)某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：图甲图乙(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，am图线不经过原点，可能的原因是________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_____________，钩码的质量应满足的条件是______________．解析：(1)由描点作图可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)由题给图象可知，当小车的加速度为0时，砝码质量不为0，说明此时存在摩擦力．(3)对小车受力分析，有F T－F f＝Ma，mg－F T＝ma.联立两式可得a＝mgM＋m－F fM＋m.可知应平衡摩擦力，平衡摩擦力后a＝mgM＋m，F T＝MmgM＋m.为使F T＝mg，应使m≪M.答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量6．(2018·开封模拟)在“验证牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间间隔是T.图甲图乙(1)测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4，如图甲所示，为使由实验数据计算的结果更精确一些，计算加速度平均值的公式应为a＝____________．(2)在该实验中，为验证小车质量M不变时，a与F成正比，小车质量M 、沙及沙桶的质量m 分别选取下列四组值．A ．M ＝500 g ，m 分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 gB ．M ＝500 g ，m 分别为20 g 、30 g 、40 g 、50 gC ．M ＝200 g ，m 分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 gD ．M ＝200 g ，m 分别为30 g 、40 g 、50 g 、60 g若其他操作都正确，那么在选用________组值测量时所画出的aF 图象较准确．(3)有位同学通过测量，作出a-F 图象，如图乙所示．试分析： ①图象不通过原点的原因是______________________．②图象上部弯曲的原因是________________________．解析：(1)逐差法处理实验数据，根据公式a ＝（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）4T 2求解加速度． (2)满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M 的条件，绳对小车的拉力才近似等于沙和桶的重力，故选B.(3)分析实验误差出现的原因：①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；②未满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M .答案：(1)（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）4T 2(2)B (3)①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 ②未满足沙和沙桶的质量m 远小于小车的质量M7．某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验装置．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连．实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F ，并利用纸带计算出小车对应的加速度a .图甲(1)实验中的钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是________．A ．车所受的拉力与钩码的重力无关B ．小车所受的拉力等于钩码重力的一半C ．小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分．已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，由纸带数据求出小车的加速度a ＝________m/s 2.图乙(3)根据实验数据绘出小车的加速度a 与弹簧测力计示数F 的关系图象，下列图象中最符合本实验实际情况的是________．解析：(1)小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出，因此实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，选项C 正确．(2)由Δx ＝aT 2和逐差法，T ＝5×150s ＝0.1 s ，可得 a ＝3.35－1.852×0.1×10－2 m/s 2＝0.75 m/s 2.(3)由于实验时没有平衡摩擦力，当拉力达到一定值时，小车才会运动，当小车运动起来后，对小车受力分析，水平方向小车受绳的拉力F绳＝2F，滑动摩擦力F f，由牛顿第二定律有：2F－F f＝ma，则a＝2m F－F fm，则知四个图象中符合实验实际情况的是图象B.答案：(1)C(2)0.75(3)B。

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受力分析共点力的平衡跟踪演练·强化提升【课堂达标检测】1.(多选)(2016·全国卷Ⅰ）如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。

若F方向不变,大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则（)A。

绳OO′的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C。

连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【解析】选B、D。

由于物块a静止，连接a和b的绳的张力以及绳OO′的张力不变,A、C错；对物块b受力分析可知，重力和绳拉力不变,则当F方向不变,大小在一定范围内变化时,水平方向的静摩擦力和竖直方向的支持力也在一定范围内变化，故选B、D.2。

（多选)（2017·洛阳模拟)如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB 绳水平.现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA 之间的夹角θ<90°。

设此过程OA、OB绳的拉力分别为F OA、F OB,则下列说法正确的是（)导学号42722039A.F OA一直减小 B。

章末整合提升动量及动量守恒定律⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧动量p ＝m v ，矢量，p 与v 同向，Δp ＝p ′－p 也是矢量动量守恒定律⎩⎪⎨⎪⎧守恒条件⎩⎪⎨⎪⎧系统不受外力或受外力的合力为零系统内力远大于外力系统在某一方向上的合力为零表达式：m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′碰撞⎩⎪⎨⎪⎧弹性碰撞：动量守恒，动能守恒非弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒完全非弹性碰撞：动量守恒，动能不守恒且损失最大1．(2017·全国卷Ⅰ)将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )A ．30 kg ·m/sB ．5.7×102 kg ·m/sC ．6.0×102 kg ·m/sD ．6.3×102 kg ·m/s命题意图：本题考查动量守恒定律及其相关的知识点．解析：燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为p ，根据动量守恒定律，可得p －m v 0＝0，解得p ＝m v 0＝0.050 kg ×600 m/s ＝30 kg ·m/s ，选项A 正确．答案：A2.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)一质量为2 kg 的物块在合外力F 的作用下从静止开始沿直线运动．F随时间t变化的图线如图所示，则()A．t＝1 s时物块的速率为1 m/sB．t＝2 s时物块的动量大小为4 kg·m/sC．t＝3 s时物块的动量大小为5 kg·m/sD．t＝4 s时物块的速度为零命题意图：本题通过Ft图象考查动量定理．解析：根据Ft图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力F 的冲量，可知在0～1 s、0～2 s、0～3 s、0～4 s内合外力冲量分别为2 N·s、4 N·s、3 N·s、2 N·s，应用动量定理I＝mΔv可知物块在1 s、2 s、3 s、4 s末的速率分别为1 m/s、2 m/s、1.5 m/s、1 m/s，物块在这些时刻的动量大小分别为2 kg·m/s、4 kg·m/s、3 kg·m/s、2 kg·m/s，则A、B项均正确，C、D项均错误．答案：AB3．(2016·全国卷Ⅰ)某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中．为计算方便，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板(面积略大于S)；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开．忽略空气阻力．已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．命题意图：本题考查竖直上抛运动、动量定理及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用知识解决实际问题的能力．解析：(1)设Δt 时间内，从喷口喷出的水的体积为ΔV ，质量为Δm ，则Δm ＝ρΔV ，①ΔV ＝v 0S Δt ，②由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为Δm Δt＝ρv 0S .③ (2)设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为h ，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为v .对于Δt 时间内喷出的水，由能量守恒定律得12(Δm )v 2＋(Δm )gh ＝12(Δm )v 20，④ 在h 高度处，Δt 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为Δp ＝(Δm )v ，⑤设水对玩具的作用力的大小为F ，根据动量定理得F Δt ＝Δp ，⑥由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得F ＝Mg ，⑦联立③④⑤⑥⑦式得h ＝v 202g －M 2g 2ρ2v 20S 2. 答案：(1)ρv 0S (2)v 202g －M 2g 2ρ2v 20S 2 4．(2016·全国卷Ⅲ)如图，水平地面上有两个静止的小物块a 和b ，其连线与墙垂直；a 和b 相距l ，b 与墙之间也相距l ；a 的质量为m ，b 的质量为34m .两物块与地面间的动摩擦因数均相同．现使a 以初速度v 0向右滑动．此后a 与b 发生弹性碰撞，但b 没有与墙发生碰撞．重力加速度大小为g .求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件．命题意图：本题考查能量守恒定律、动能定理、动量守恒定律等，意在考查考生对多过程问题的综合分析能力和推理计算能力．解析：设物块与地面间的动摩擦因数为μ.若要物块a 、b 能够发生碰撞，应有12m v 20>μmgl ，① 即μ<v 202gl，② 设在a 、b 发生弹性碰撞前的瞬间，a 的速度大小为v 1，由能量守恒定律有12m v 20＝12m v 21＋μmgl ，③设在a 、b 碰撞后的瞬间，a 、b 的速度大小分别为v 1′、v 2′，由动量守恒和能量守恒定律有m v 1＝m v 1′＋3m 4v 2′，④ 12m v 21＝12m v ′21＋12⎝ ⎛⎭⎪⎫3m 4v ′22，⑤ 联立④⑤式解得v 2′＝87v 1，⑥ 由题意知，b 没有与墙发生碰撞，由功能关系可知12⎝ ⎛⎭⎪⎫3m 4v ′22≤μ3m 4gl ，⑦ 联立③⑥⑦式，可得μ≥32v 20113gl，⑧ 联立②⑧式，a 与b 发生碰撞，但b 没有与墙发生碰撞的条件32v 20113gl ≤μ<v 202gl. 答案：32v 20113gl ≤μ<v 202gl5．(2015·全国卷Ⅰ)如图，在足够长的光滑水平面上，物体A 、B 、C 位于同一直线上，A 位于B 、C 之间．A 的质量为m ，B 、C 的质量都为M ，三者均处于静止状态．现使A 以某一速度向右运动，求m 和M 之间应满足什么条件，才能使A 只与B 、C 各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．命题意图：本题主要考查动量守恒定律、能量守恒定律、弹性碰撞及其相关知识，意在考查考生综合运用相关知识解决问题的能力．解析：A 向右运动与C 发生第一次碰撞，碰撞过程中，系统的动量守恒、机械能守恒．设速度方向向右为正，开始时A 的速度为v 0，第一次碰撞后C 的速度为v C 1，A 的速度为v A 1.由动量守恒定律和机械能守恒定律得m v 0＝m v A 1＋M v C 1，①12m v 20＝12m v 2A 1＋12M v 2C 1，② 联立①②式得v A 1＝m －M m ＋Mv 0，③ v C 1＝2m m ＋Mv 0，④ 如果m >M ，第一次碰撞后，A 与C 速度同向，且A 的速度小于C 的速度，不可能与B 发生碰撞；如果m ＝M ，第一次碰撞后，A 停止，C 以A 碰前的速度向右运动，A 不可能与B 发生碰撞；所以只需考虑m <M 的情况．第一次碰撞后，A 反向运动与B 发生碰撞．设与B 发生碰撞后，A 的速度为v A 2，B 的速度为v B 1，同样有v A 2＝m －M m ＋M v A 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m －M m ＋M 2v 0，⑤ 根据题意，要求A 只与B 、C 各发生一次碰撞，应有v A2≤v C1，⑥联立④⑤⑥式得m2＋4mM－M2≥0，⑦解得m≥(5－2)M，⑧另一解m≤－(5＋2)M舍去．所以，m和M应满足的条件为(5－2)M≤m<M.答案：(5－2)M≤m＜M。

章末整合提升1．(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电．氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n.已知21H的质量为2.013 6 u，32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u，1 u＝931.5 MeV/c2.氘核聚变反应中释放的核能约为()A．3.7 MeV B．3.3 MeVC．2.7 MeV D．0.93 MeV命题意图：本题考查核反应中核能的计算．解析：氘核聚变反应的质量亏损为Δm＝2×2.013 6 u－(3.015 0 u ＋1.008 7 u)＝0.003 5 u，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931.5 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，选项B正确．答案：B2．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为23892U→23490Th＋42He.下列说法正确的是() A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量命题意图：本题考查原子核的衰变及动量守恒知识．解析：静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和α粒子的动量等大反向，即p Th＝pα，B项正确；因此有2m Th E kTh＝2mαE kα，由于钍核和α粒子的质量不等，因此衰变后钍核和α粒子的动能不等，A项错误；半衰期是有半数铀核衰变所用的时间，并不是一个铀核衰变所用的时间，C 项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，因此D项错误．答案：B3．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普郎克常量．下列说法正确的是()A．若νa＞νb，则一定有U a＜U bB．若νa＞νb，则一定有E k a＞E k bC．若U a＜U b，则一定有E k a＜E k bD．若νa＞νb，则一定有hνa－E k a＞hνb－E k b命题意图：本题考查遏止电压、爱因斯坦光电效应方程．解析：设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误．答案：BC4．(多选)(2016·全国卷Ⅰ)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是() A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关命题意图：本题考查光电效应及其相关的知识点，意在考查考生对光电效应知识的理解和应用能力．解析：根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误；遏止电压与产生的光电子的最大初动能有关，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，选项E正确．答案：ACE5．(多选)(2016·全国卷Ⅲ)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核2814Si.下列说法正确的是()A．核反应方程为p＋2713Al→2814SiB．核反应过程中系统动量守恒C．核反应过程中系统能量不守恒D．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E．硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致命题意图：本题考查核反应方程以及核反应特点，意在考查考生对核反应知识的理解能力．解析：核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，A项正确；微观粒子相互作用过程中，满足动量守恒定律，B项正确；题述核反应过程属于“二合一”形式的完全非弹性碰撞，机械能有损失，但对于封闭的系统，能量仍然守恒，C项错误；核反应过程中的机械能有损失，故存在质量亏损现象，D项错误；硅原子质量约是质子质量的28倍，由动量守恒定律知，m0v0＝28m0v，所以硅原子核速度数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致，E项正确．答案：ABE。

第二章相互作用第一讲力重力弹力和摩擦力课时跟踪练A组基础巩固1．(2018·桂林模拟)关于重力，下列说法中正确的是()A．重力的方向总是与地面垂直B．两物体在不同地点，质量大的物体可能比质量小的物体重力小C．地球上的物体只有静止时才受到重力作用D．重力就是地球对物体的吸引力，重心一定在物体上解析：重力的方向总是竖直向下，但不一定与地面垂直，故A 错误；由公式G＝mg可知，重力的大小由质量和重力加速度两个量决定，由于不同地点的重力加速度可能不同，故质量大的物体可能比质量小的物体重力小，B正确；地球上静止和运动的物体都会受到重力作用，故C错误；重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，但由于地球自转的影响，重力只是地球对物体引力的一部分，对不规则和空心的物体而言，重心可能不在物体上，D错误．答案：B2．(2017·石家庄一模)下列关于常见力的说法中正确的是()A．弹力、重力、支持力、摩擦力都是按照力的性质命名的B．有规则形状的物体，其重心就是物体的几何中心C．两接触面间有摩擦力存在，则一定有弹力存在D．力是一个物体就可以产生的，不需要其他物体的存在解析：支持力是根据力的作用效果命名的，故A错误；只有质量分布均匀、形状规则的物体，重心才在其几何中心，故B错误；弹力产生的条件：相互接触并挤压，摩擦力产生的条件：接触面粗糙、相互接触并挤压、有相对运动或相对运动趋势，可见，有摩擦力，必有弹力，故C正确；力是物体与物体间的相互作用，故D错误．答案：C3．(2018·上海模拟)下列关于摩擦力的说法中正确的是()A．静止的物体不可能受到滑动摩擦力B．相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力C．有相对运动的两物体之间一定存在摩擦力D．运动的物体受到的摩擦力的方向总是与它的运动方向相反解析：静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用，如物体在粗糙桌面上滑行，桌面受到的是滑动摩擦力，故A错误；相对静止的两个物体之间，也可能有摩擦力，比如：正在随斜向上运动的传送带匀速上滑的物体，故B正确；摩擦力产生的条件：接触面粗糙、相互接触并挤压、有相对运动或相对运动趋势，故C错误；摩擦力的方向可能与运动方向相同，也可能与运动方向相反，但总是和物体之间的相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反，故D错误．答案：B4.(2018·朔州模拟)如图所示，细绳竖直拉紧，小球和光滑斜面接触，并处于静止状态，则小球受到的力是()A．重力、细绳的拉力B．重力、细绳的拉力、斜面的弹力C．重力、斜面的弹力D．细绳的拉力、斜面的弹力解析：细绳的拉力和小球重力的合力F合的方向只能在竖直方向上，假设小球受到斜面的弹力，则弹力的方向垂直斜面向上，与竖直方向的F合不可能平衡，小球将会运动，假设不成立，选项A正确．答案：A5．如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是()A．M处受到的支持力竖直向上B．N处受到的支持力竖直向上C．M处受到的静摩擦力沿MN方向D．N处受到的静摩擦力沿水平方向解析：M处受到的支持力垂直于地面竖直向上，N处受到的支持力过N垂直于切面，A项正确，B项错误；静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反，因此M处受到的静摩擦力沿水平方向，N处受到的静摩擦力沿MN方向，C、D项都错误．答案：A6.(多选)如图所示，物块A、B、C叠放在水平桌面上，水平拉力F作用在物块C上后，各物块仍保持静止状态，则以下说法正确的是()A．B不受摩擦力作用B．C对A的摩擦力水平向左C．A受到的各个摩擦力的合力为零D．A、B、C三个物块组成的整体所受摩擦力为零解析：B受到重力和支持力而平衡，故B不受摩擦力作用，选项A正确；A、C整体受力平衡，桌面对A的静摩擦力F f1＝F，方向水平向左，即A、B、C三个物块组成的整体所受摩擦力大小为F，选项D错误；A在水平方向受到F f1和C对A的静摩擦力F f3而平衡，F f3＝F，方向水平向右，选项B错误，C正确．答案：AC7．(2018·长春模拟)一轻弹簧，在弹性限度内，当它的伸长量为4.0 cm时，弹簧的弹力大小为8.0 N；当它的压缩量为1.0 cm时，该弹簧的弹力大小为()A．2.0 N B．4.0 NC ．6.0 ND ．8.0 N解析：当弹簧的伸长量为4.0 cm 时，根据胡克定律F ＝kx 得，弹簧的劲度系数k ＝F 1x 1＝8.0 N 4.0 cm＝2.0 N/cm ；当弹簧的压缩量为1.0 cm 时，弹簧的弹力大小F 2＝kx 2＝2.0 N/cm ×1.0 cm ＝2.0 N ，选项A 正确．答案：A8.如图所示，有8个完全相同的长方体木板叠放在一起，每个木板的质量均为100 g ，某人用双手在这叠木板的两侧各加一水平压力F ，使木板静止．若手与木板之间的动摩擦因数为0.5，木板与木板之间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g ＝10 m/s 2，则水平压力F 至少为( )A ．8 NB ．15 NC ．16 ND ．30 N解析：手对最外侧两木板的静摩擦力大小相等、方向相同．先将所有的木板看成整体，受力分析，竖直方向受重力和静摩擦力，由二力平衡有2μ1F ≥8mg ，F ≥8 N ，再对除最外侧两木板之外的木板整体受力分析，竖直方向受重力和静摩擦力，由二力平衡有2μ2F ≥6mg ，得F ≥15 N ，只有选项B 正确．答案：B9.(多选)(2018·衡阳模拟)如图所示，有一刚性方形容器被水平力F压在竖直墙面上处于静止状态．现缓慢地向容器内注水，直到注满为止，在此过程中容器始终保持静止，则下列说法正确的是()A．容器受到的摩擦力逐渐增大B．容器受到的摩擦力不变C．水平力F可能不变D．水平力F必须逐渐增大解析：容器在竖直方向受到向下的重力和向上的摩擦力，两力大小相等，方向相反．当水不断加入时，随着重力增大，容器受到的摩擦力逐渐增大，选项A正确，B错误；当重力小于最大静摩擦力时，水平力F可能不变，选项C正确，D错误．答案：AC10.(2018·宝鸡模拟)在倾角θ＝37°的固定斜面上叠放着A、B两物块，A、B通过绕过定滑轮的轻绳相连，如图所示，A、B间光滑，B与斜面间动摩擦因数μ＝0.5，物块A的质量为m，B的质量为M.不计绳与滑轮间的摩擦，系统处于静止状态，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则下列判断正确的是()A．斜面对B的摩擦力可能为零B．连接A、B的轻绳张力为0.2(m＋M)gC．A、B的质量关系必须满足M＝5mD．物块B受到的静摩擦力方向一定沿斜面向上解析：由于A、B间光滑，因此A受三个力而平衡，如图甲所示，轻绳张力F T＝mg sin 37°＝0.6mg.对B受力分析如图乙所示，除斜面对B的静摩擦力方向不确定外，其他力的方向确定，由平衡条件得F T－Mg sin 37°±F f＝0，其中F f≤μ(m＋M)g cos 37°＝0.4(m＋M)g，可得(0.2M－0.4m)g≤F T≤(M＋0.4m)g，则0.2M≤m≤5M，而当m＝M 时，摩擦力为零，A对，B、C、D均错．答案：AB组能力提升11．(多选)如图甲所示，一弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象(如图乙)．则在弹簧的弹性限度内，下列判断正确的是()A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是200 N/mD．对该弹簧施加拉力或压力时，劲度系数不变解析：根据胡克定律可知F＝k(l－l0)＝kx，即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧长度不成正比，故A错误；根据胡克定律知ΔF＝kΔx，则弹簧长度的增加量与弹力增加量成正比，故B正确；弹力与弹簧形变量的关系图象的斜率表示劲度系数，由题图可知该弹簧的劲度系数是200 N/m，故C正确；由于图象斜率不变，说明对该弹簧施加拉力或压力时，劲度系数不变，故D正确．答案：BCD12.A、B、C三个物体通过轻绳和光滑的滑轮相连，且处于静止状态，如图所示．C是一箱沙子，沙和箱子的重力都等于G，动滑轮的质量不计，打开箱子下端开口，使沙子均匀流出，经过时间t0流完，若A、B、C始终处于静止状态，则下列图象中能正确表示在这个过程中桌面对B的摩擦力F f随时间t的变化关系是()解析：设绳子的张力大小为F T，以A、B组成的整体为研究对象，根据平衡条件得，桌面对B的摩擦力F f＝2F T，设t时刻沙子减小的重力为G′，设G′＝kt，t时刻对C由平衡条件得，2F T＝2G－G′，则有F f＝2G－G′＝2G－kt，可见F f与t是线性关系，F f t图象是向下倾斜的直线，当t＝0时，F f＝2G，当t＝t0时，F f＝G，只有选项B 正确．答案：B13.如图所示，两梯形木块A、B叠放在水平地面上，A、B之间的接触面倾斜．A与天花板之间的细绳沿竖直方向，则关于两木块的受力，下列说法正确的是()A．A、B之间一定存在摩擦力作用B．A可能受三个力作用C．B可能受到地面的摩擦力作用D．B受到地面的支持力一定大于B的重力解析：A可能只受重力与竖直向上的拉力而平衡，则A、B之间可能没有摩擦力，也没有弹力，此时B受到的地面的支持力与B的重力大小相等，选项A、D错误；细绳的拉力可能为零，则A受到重力、B对A的支持力和摩擦力而平衡，选项B正确；以A、B整体为研究对象，受到的力均沿竖直方向，B不会受到地面的摩擦力作用，选项C错误．答案：B14.(多选)如图所示，人重600 N，木板重400 N，人与木板间、木板与水平地面间的动摩擦因数均为0.2，绳与滑轮的质量及它们之间的摩擦不计．若人用水平拉力拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，则()A．人拉绳的力是200 NB．人拉绳的力是100 NC．人对木板的摩擦力方向水平向右D．人对木板的摩擦力方向水平向左解析：对人和木板整体受力分析，水平方向向上受到水平向右的两个相等的拉力和地面对木板的滑动摩擦力作用而平衡，则2F＝μ(G 人＋G板)，得F＝100 N，由牛顿第三定律知选项B正确，A错误；对人受力分析，在水平方向上受到水平向右的拉力和木板的摩擦力，方向水平向左，由牛顿第三定律知，人对木板的摩擦力方向水平向右，选项C正确，D错误．答案：BC15.如图所示，静止在水平地面上的斜面体质量为M，一质量为m的物块恰能沿斜面匀速下滑．若对物块施以水平向右的拉力F，物体仍能沿斜面运动，重力加速度大小为g，则下列判断正确的是()【东方思维】2018年秋高三物理一轮复习：课时跟踪练11A ．物块将沿斜面匀速下滑B ．物块将沿斜面加速下滑C ．地面对斜面体有向左的摩擦力D ．地面对斜面体的支持力等于(M ＋m )g解析：对物块受力分析，由于拉力F 的作用，支持力减小，滑动摩擦力减小，物块做加速运动，选项B 正确，A 错误；无拉力作用时，斜面体受到重力Mg 、物块的压力和摩擦力及地面的支持力，其中压力和摩擦力的合力竖直向下，当有拉力作用时，压力和摩擦力都减小，但其合力依然向下，地面对斜面体的支持力减小，小于(M ＋m )g ，地面与斜面体间无摩擦力，选项C 、D 均错误．答案：B。

第二章相互作用第三讲受力分析和共点力作用下物体的平衡课时跟踪练A组基础巩固1.(2018·长沙模拟)如图所示，质量为m的硬质面字典A对称放在硬质面的书本B上，将B的一端缓慢抬高至A刚要滑动，此时B 的书脊与水平面的夹角为θ.已知重力加速度大小为g，下列说法中正确的是()A．B对A的作用力始终与B的书脊垂直B．B的一个侧面对A的弹力大小为mg cos θC．B对A的最大静摩擦力的合力大小为mg sin θD．A始终受到三个力的作用解析：B对A的作用力大小为A的重力大小mg，方向竖直向上，选项A错误；B的两侧面对A的弹力的合力为mg cos θ，但B的一个侧面对A的弹力大小一定不为mg cos θ，选项B错误；A受力平衡，根据平衡条件得，最大静摩擦力的合力大小F f合＝mg sin θ，选项C 正确；A处于静止状态，B倾斜时，对A进行受力分析，A受到重力，B的两侧对A的两个支持力，B的两侧对A的两个摩擦力，共五个力，选项D错误．答案：C2.如图所示，一光滑斜面固定在地面上，重力为G的物体在一水平推力F的作用下处于静止状态．若斜面的倾角为θ，则()A．F＝G cos θB．F＝G sin θC．物体对斜面的压力F N＝G cos θD．物体对斜面的压力F N＝G cos θ解析：物体所受三力如图所示，根据平衡条件，F、F N′的合力与重力等大反向，有F＝G tan θ，F N＝F N′＝Gcos θ，故只有D选项正确．答案：D3.(2016·海南卷)如图，在水平桌面上放置一斜面体P，两长方体物块a和b叠放在P的斜面上，整个系统处于静止状态．若将a与b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用F f1、F f2和F f3表示．则()A．F f1＝0，F f2≠0，F f3≠0B．F f1≠0，F f2＝0，F f3＝0C．F f1≠0，F f2≠0，F f3＝0D．F f1≠0，F f2≠0，F f3≠0解析：整体系统处于静止状态，所受合外力为零．隔离a受力分析，由平衡条件可知，b对a的静摩擦力F f1大小等于a的重力沿斜面方向的分力，一定不为零，选项A错误；对a、b、P整体受力分析，整体在重力和地面支持力作用下处于静止状态，P与桌面之间的摩擦力F f3＝0，选项D错误；把a、b看成整体受力分析，由平衡条件可知，斜面对b的静摩擦力大小等于a、b的重力沿斜面方向的分力之和，一定不为零，选项C正确，B错误．答案：C4.(2018·青岛模拟)如图所示，一直杆倾斜固定，并与水平方向成30°的夹角．直杆上套有一个质量为0.5 kg的圆环，圆环与轻弹簧相连，在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小F＝10 N的力，圆环处于静止状态，已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0.7，g＝10 m/s2.下列说法正确的是()A．圆环受到直杆的弹力，方向垂直直杆向上B．圆环受到直杆的弹力大小等于2.5 NC．圆环受到直杆的摩擦力，方向沿直杆向上D．圆环受到直杆的摩擦力大小等于2.5 N解析：对小环受力分析如图所示，由于F＝10 N>mg＝5 N，所以杆对环的弹力F N垂直杆向下，杆对环还有沿杆向下的静摩擦力F f，则F N与F f的合力应竖直向下，大小为F合＝F－mg＝5 N，所以F N ＝F合cos 30°＝5sin 30°＝2.5 N．综上可知选项D正2 3 N，F f＝F合确．答案：D5．(2017·江苏镇江三校联考)a、b两个质量相同的球用细线连接，a球用细线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，下列图示正确的是()解析：对b球受力分析，受重力、垂直斜面向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，故细线拉力应斜向右上方，故A图错误；再对a、b两个球整体受力分析，受总重力、垂直斜面向上的支持力和细线的拉力，根据共点力平衡条件判断，细线的拉力方向应斜向右上方，故C、D图错误，B图正确．答案：B6.超市中小张沿水平方向推着质量为m的购物车随匀速上升的自动扶梯上楼，如图所示．假设小张、购物车、自动扶梯间保持相对静止，自动扶梯的倾角为30°，小张的质量为M，小张与扶梯间的动摩擦因数为μ，购物车与扶梯间的摩擦忽略不计，重力加速度为g.则()A．小张对扶梯的压力大小为Mg cos 30°，方向垂直扶梯向下B．小张对扶梯的摩擦力大小为(m＋M)g sin 30°，方向沿扶梯向下C．扶梯对小张的摩擦力大小为μ(m＋M)g cos 30°，方向沿扶梯向上D．小张对购物车的推力和购物车对小张的推力大小必相等，这是因为小张和购物车均处于平衡状态解析：对购物车，沿扶梯方向有F cos 30°＝mg sin 30°，对小张受力分析如图，在垂直扶梯方向有F N＝Mg cos 30°－F sin 30°＝Mg cos 30°－mg sin 30°·tan 30°，方向垂直于扶梯向上，小张对扶梯的压力大小与F N大小相等，故A错；对小张和购物车整体受力分析，在平行扶梯方向有F f＝(M＋m)g sin 30°，方向沿斜面向上，所以小张对扶梯的摩擦力大小为(M＋m)g sin 30°；方向沿扶梯向下，故B对，C错；小张对购物车的推力和购物车对小张的推力是一对作用力与反作用力，大小相等，与人和购物车是否处于平衡状态无关，故D错．答案：B7.如图所示，两轻质弹簧a、b悬挂一小铁球处于平衡状态，a 弹簧与竖直方向成30°角，b弹簧水平，a、b两弹簧的劲度系数分别为k1、k2，重力加速度为g，则()A．a、b两弹簧的伸长量之比为k2 k1B．a、b两弹簧的伸长量之比为2k2 k1C．若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加速度为g 2D．若弹簧b的左端松脱，则松脱瞬间小球的加速度为3g解析：设弹簧a、b的弹力分别为F T a、F T b，将弹簧a的弹力沿水平和竖直方向分解，则F T a cos 30°＝mg，F T a sin 30°＝F T b，结合胡克定律可求得a、b两弹簧的伸长量之比为2k2k1，结合牛顿第二定律可求得弹簧b的左端松脱瞬间小球的加速度为33g，选项B正确，A、C、D错误．答案：B8．(2017·佛山二模)如图所示，质量为M的半球面静止在水平地面上，质量为m的小物块在半球面上处于平衡状态，小物块与一轻弹簧连接，弹簧的上端固定于墙上的O点．已知小物块与球心O′的连线与竖直方向成θ＝45°角，弹簧的劲度系数为k，其与竖直方向的夹角也为θ.若小物块与球面之间刚好没有相对运动的趋势，求：(1)弹簧的伸长量；(2)球面所受地面的支持力的大小．解析：(1)对小物体受力分析，如图所示：F＝mg sin 45°＝22mg，设弹簧伸长量为Δx，则：F＝kΔx，解得Δx＝2mg2k.(2)对整体受力分析，如图所示：F cos 45°＋F′N＝(M＋m)g，解得F′N＝Mg＋12mg.答案：见解析B组能力提升9.如图所示，在拉力F作用下，小球通过轻绳沿光滑的斜面缓慢地向上移动，在此过程中，小球受到的拉力F和支持力F N的大小变化情况是()A．F增大，F N减小B．F和F N均减小C．F和F N均增大D．F减小，F N不变解析：设斜面倾角为α，轻绳与斜面间的夹角为β，小球质量为m，对小球，由平衡条件得mg sin α＝F cos β，F sin β＋F N＝mg cos α，小球沿光滑的斜面缓慢地向上移动的过程中，β增大，则F增大，F N 减小，故A正确．答案：A10.(2018·蚌埠联考)建筑装修中，工人用质量为m的磨石对倾角为θ的斜壁进行打磨，如图所示．当对磨石施加竖直向上、大小为F 的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.则关于斜壁受到磨石的摩擦力的大小与方向，下列说法正确的是()A．(F－mg)cos θ，沿斜壁向上B．(F－mg)cos θ，沿斜壁向下C．μ(F－mg)cos θ，沿斜壁向上D．μ(F－mg)cos θ，沿斜壁向下解析：磨石受重力、推力、斜壁的弹力及摩擦力而处于平衡状态，如图所示，则沿斜壁向下的滑动摩擦力F f＝(F－mg)cos θ，支持力F N＝(F－mg)sin θ，得F f＝μ(F－mg)·sin θ，方向沿斜壁向下，由牛顿第三定律可知，斜壁受到磨石的摩擦力的大小为F f′＝(F－mg)cos θ＝μ(F－mg)sin θ，方向沿斜壁向上，只有选项A正确．答案：A11.如图所示，用一轻绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，P、Q均处于静止状态，现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O点开始缓慢下移，P、Q始终处于静止状态，则在铅笔缓慢下移的过程中()A．P所受的合力增大B．Q受到墙壁的摩擦力逐渐变大C．P对Q的压力逐渐减小D．绳的拉力逐渐增大解析：P受重力、绳的拉力和Q的支持力而处于平衡状态，合力为零，选项A错误；设绳与竖直方向的夹角为θ，根据共点力平衡，，Q对P的支持力大小为F N＝mg tan θ，绳的拉力大小为F T＝mgcos θ铅笔缓慢下移的过程中，θ增大，则拉力F T增大，Q对P的支持力增大，选项D正确，C错误；对Q，在竖直方向上，Q的重力与摩擦力始终平衡，Q受到的摩擦力不变，选项B错误．答案：D12．(2018·青岛模拟)所受重力G1＝8 N的物块悬挂在绳PA和PB 的结点上．PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2＝100 N 的木块上，木块静止于倾角为37°的斜面上，如图所示，试求(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，重力加速度g取10 m/s2)：(1)木块与斜面间的摩擦力大小；(2)木块所受斜面的弹力大小．解析：如图甲所示，分析P点受力，由平衡条件可得F A cos 37°＝G1，F A sin 37°＝F B，联立解得F B＝6 N，再分析B的受力情况如图乙所示，由物体的平衡条件可得F f＝G2sin 37°＋F B′cos 37°，F N＋F B′sin 37°＝G2cos 37°，F B′＝F B，联立解得F f＝64.8 N，F N＝76.4 N.答案：(1)64.8 N(2)76.4 N。

第二章相互作用第二讲力的合成与分解课时跟踪练A组　基础巩固1．(多选)(2018·丽江模拟)下列说法正确的是( )A．平行四边形定则适用于任何力的合成B．矢量的加法满足平行四边形定则或三角形定则C．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力D．三角形定则只适用于共点力的合成解析：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，所以力的合成的平行四边形定则只适用于共点力，与两个分力共点的那条对角线所表示的力才是它们的合力，故A错误，C正确；矢量运算时遵从平行四边形定则或三角形定则，故B正确；三角形定则适用于共点力的合成与分解，故D错误．答案：BC2．(2017·湖北名校月考)关于力的合成与分解，下列说法正确的是( )A．合力一定大于其中一个分力B．合力与分力一定是同种性质的力C．合力与分力是等效的，同时作用在物体上D．已知合力和它的两个分力的方向，则两个力有确定值解析：由平行四边形定则可知，两个力的合力，可以比这两个分力都小，所以A错误；合力与分力在作用效果上等效，但不能说成是同种性质的力，故B错误；合力与分力是等效替代关系，但不是同时作用在物体上，所以C错误；根据力的合成与分解可知，已知合力和两个分力的方向，分解结果是唯一的，故D正确．答案：D3.(2018·大连模拟)生活中的物理知识无处不在．如图所示是我们衣服上的拉链的一部分，在把拉链拉开的时候，我们可以看到有一个类似三角形的东西在两链中间运动，使很难直接分开的拉链很容易地被拉开，关于其中的物理原理，以下说法正确的是( )A．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开两拉链的力B．在拉开拉链的时候，三角形的物体只是为了将拉链分开，并没有增大拉力C．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开拉链的力，但合上拉链时减小了合上的力D．以上说法都不正确解析：在拉开拉链的时候，三角形的物体在两链间和拉链一起运动，手的拉力在三角形的物体上产生了两个分力，如图所示，分力大于手的拉力，所以很难直接分开的拉链可以很容易地被三角形物体分开，同理可知，合上拉链时增大了合上的力．答案：A4.(2018·秦皇岛模拟)假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣．他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大，如图所示，他先后作出过几个猜想，其中合理的是( )A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关B．在刀背上加上同样的压力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大解析：把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角形劈，设顶角为2θ，背宽为d，侧面长为l，如图所示．当在刀背施加压力F 后，产生垂直侧面的两个分力F1、F2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体．由对称性知，这两个分力大小相等(F1＝F2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图所示，在这个力的平行四边形中，取其四分之一考虑(图中阴影部分)．根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系，有关系式＝＝，得F 1＝F 2＝F 1F 2ld 21sin θ.由此可见，刀背上加上一定的压力F 时，侧面分开其他物体F2sin θ的力跟顶角的大小有关，顶角越小，sin θ的值越小，F 1和F 2的值越大，故D正确．答案：D5.(2017·宁夏育才中学月考)如图所示，在粗糙水平面上放置A 、B 、C 、D 四个小物块，小物块之间由四根完全相同的轻质橡皮筋连接，正好组成一个菱形，∠BAD ＝120°，整个系统保持静止状态．已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，则D 物块所受的摩擦力大小为()A.F f B ．F f C.F f D ．2F f323解析：已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，设每根橡皮筋的弹力为F ，则有2F cos 60°＝F f ，对D 物块有2F cos 30°＝F f ′，解得33F f′＝F＝F f，只有选项C正确．答案：C6．(2017·六安一中二模)如图所示，两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1∶m2为( )33A．1∶1 B．1∶2 C．1∶ D.∶2解析：将小球m2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，由几何知识得F T＝m2g，对m1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m1g·sin 30°＝F T sin 30°，解得F T＝m1g，可见m1∶m2＝1∶1，故选A.答案：A7.如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆上，一根轻绳AB绕过滑轮，A端固定在墙上，且A端到滑轮之间轻绳保持水平，B端下面挂一个重物，木杆与竖直方向的夹角为θ＝45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小的变化情况是( )A ．只有θ变小，弹力才变大B ．只有θ变大，弹力才变大C ．无论θ变大还是变小，弹力都变大D ．无论θ变大还是变小，弹力都不变解析：无论θ变大还是变小，水平段轻绳和竖直段轻绳中的拉力不变，这两个力的合力与木杆对滑轮的弹力平衡，故滑轮受到木杆的弹力不变．答案：D8.一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接，并悬挂在空中．在稳定水平风力作用下发生倾斜，轻绳与竖直方向的夹角为30°，如图所示．设每只灯笼的质量均为m ，重力加速度大小为g ，则自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小为( )A ．2mg B.323mg3C. D ．8mg 83mg3解析：以第一只灯笼下方的四只灯笼整体为研究对象，受力分析，根据力的合成与分解得，自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小F T ＝＝，选项C 正确．4mg cos 30°83mg3答案：C9．在如图所示的四幅图中．AB、BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接，B点下方用轻绳悬挂小物块，下列关于杆受力的说法正确的是( )A．甲中的AB杆、BC杆均可替换为轻绳B．乙中的AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力C．丙中的AB杆、BC杆均可替换为轻绳D．丁中的AB杆、BC杆均表现为支持力解析：由题图看出，甲、丙、丁中，AB杆对B点产生的是拉力，当用轻绳代替时效果不变，仍能使装置平衡，同理可知，题图中的BC杆可以用等长的轻绳代替的只有丙，故A错误，C正确；乙中B点受向下的拉力，则BC杆表现为支持力，由平衡关系可知AB杆也表现为支持力，故B错误；对丁中B点分析可知，B点受向下的拉力，AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力，故D错误．答案：C10．(2018·渭南模拟)如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂着，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B 物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于平衡静止状态．若悬3挂小滑轮的斜线OP的张力大小是20N，g取10 m/s2，则下列说法中错误的是( )A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kg3C．桌面对B物体的摩擦力为10 ND．OP与竖直方向的夹角为60°解析：O′a与aA两细线拉力的合力与OP线的张力大小相等，由几何知识可知F O′a＝F aA＝20 N，且斜线OP与竖直方向的夹角为30°，D错误；重物A的重力G A＝F aA，所以m A＝2 kg，B正确；桌面对B的摩擦力F f＝F O′b＝F O′a cos 30°＝10 N，C正确；弹簧的3弹力F弹＝F O′a sin 30°＝10 N，故A正确．答案：DB组　能力提升11.(2018·绵阳模拟)近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生．现将人体头颈部简化为如图的模型．重心在P点的头部，在可绕O转动的颈椎OP(可视为轻杆)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止．当人低头时，颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ与竖直方向的夹角为60°，此时，颈椎受到的压力约为直立时3颈椎受到的压力的(sin 15°＝0.26，＝1.73)( )A ．4.2倍B ．2.8倍C ．3.3倍D ．2.0倍解析：对头部进行受力分析，如图所示．设人的颈椎对头的支持力为F ，由正弦定理得＝＝≈3.3，选F G sin （180－15°－45°）sin 15°sin 60°sin 15°项C正确．答案：C12．(2017·辽宁铁岭联考)如图甲所示，两段等长轻质细线将质量分别为m 、2m 的小球A 、B (均可视为质点)悬挂在O 点，小球A 受到水平向右的恒力F 1的作用，小球B 受到水平向左的恒力F 2的作用，当系统处于静止状态时，出现了如图乙所示的状态，小球B 刚好位于O 点正下方，则F 1与F 2的大小关系是( )A ．F 1＝4F 2 B ．F 1＝3F 2C ．2F 1＝3F 2D ．2F 1＝5F 2解析：A 受到水平向右的力F 1，B 受到水平向左的力F 2，以整体为研究对象，受力分析如图所示，设O 、A 间的细线与竖直方向的夹角为α，则由力的分解和平衡条件得F sinα＋F 2＝F 1，F cosα＝2mg ＋mg ，故tan α＝，以B 为研究对象受力分析，设F 1－F 22mg ＋mg A 、B 间的细线与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得tanβ＝，由几何关系有α＝β，得2F 1＝5F 2，选项D 正确．F 22mg 答案：D13.(多选)如图所示，用大小恒定的力F 将物体压在粗糙竖直墙壁上，当F 从实线位置绕O 点顺时针转至虚线位置的过程中，物体始终静止，则下列对在这个过程中，墙壁对物体的摩擦力F f 与弹力F N 的变化情况的分析正确的是( )A ．F N 先减小后增大B ．F N 先增大后减小C ．F f 的方向一直竖直向上D ．F f 可能先减小后增大解析：物体始终保持静止状态，受力平衡，对物体受力分析，F 斜向下时，设F 与水平方向的夹角为θ，在竖直方向上，根据平衡条件得F f ＝mg ＋F sinθ，方向向上，在水平方向上，F N ＝F cosθ，当F 从实线位置绕O 点顺时针转至水平位置的过程中，θ减小，则sin θ减小，cos θ增大，所以F f 减小，F N 增大．F 斜向上时，设F 与水平方向的夹角为α，若F sin α<mg ，则竖直方向，根据平衡条件得F f ＝mg －F sin α，F f 方向向上，水平方向F N ＝F cos α，当F 从水平位置转至虚线位置的过程中，α增大，则sin α增大，cos α减小，所以F f 减小，F N 减小；若F sinα>mg ，则F f 方向向下，F sinα＝mg ＋F f ，α增大，则sin α增大，F f 增大．综上可知，F f 的方向可能一直向上，大小逐渐减小；也可能先向上后向下，大小先减小后增大．F N 先增大后减小，选项B 、D 正确．答案：BD14．如图所示，固定在水平地面上的物体A ，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面，一根轻绳跨过物体A 顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m 1、m 2的小球B 、C ，假设绳与物体A 的表面平行，当两球静止时，小球B 与圆弧圆心之间的连线和水平方向的夹角也为θ，不计一切摩擦，则m 1、m 2之间的关系是( )A ．m 1＝m 2B ．m 1＝m 2tan θC ．m 1＝D ．m 1＝m 2cos θm 2tan θ解析：设绳对两球的拉力大小为F T ，对C 根据力的合成与分解得F T ＝m 2g sin θ；对B 根据力的合成与分解得F T ＝m 1g cos θ；联立解得m 1＝m 2tan θ，选项B 正确．答案：B15．(多选)如图所示，斜面体A 静置于水平地面上，其倾角θ＝45°，上表面水平的物块B 在A 上恰能匀速下滑，现对B 施加一个沿斜面向上的力F ，使B 能缓慢地向上匀速运动．某时刻在B 上轻轻地放上一个质量为m 的小物体C (图中未画出)，A 始终静止，仅改变F 的大小为F ′，使B 保持运动状态不变．已知重力加速度大小为g .关于放上C 之后，下列说法正确的是( )A ．B 受到的摩擦力大小增加了mg 22B ．B 受到的摩擦力不变C ．A 受到地面的摩擦力不变D ．A 受到地面的摩擦力大小增加了mg解析：在B 匀速下滑过程中，所受的摩擦力大小为F f 1＝m B g sin θ，又F f 1＝μm B g cos θ，联立解得μ＝tan θ＝1；未放C 之前，B 匀速上滑时，由于B 对A 的压力没有变化，则B 所受的摩擦力大小没有变化，仍为F f 2＝F f 1＝μm B g cos θ.放上C 之后，B 匀速上滑时，B 所受的摩擦力大小F f 3＝μ(m B ＋m )g cos θ，则B 受到的摩擦力增加量为ΔF f ＝F f 3－F f 2＝μmg cos θ＝tan θ·mg cos θ＝mg ，选项A 正确，22B 错误．对整体研究，未放C 时，地面对A 的摩擦力大小为F fA1＝F cos θ，对B有F＝μm B g cos θ＋m B g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA1＝m B g；放上C时，地面对A的摩擦力大小为F fA2＝F′cosθ，F′＝μ(m B＋m)g cos θ＋(m B＋m)g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA2＝(m＋m B)g；A受到地面的摩擦力增加量为ΔF fA＝mg，选项C错误，D正确．答案：AD。

第二章相互作用第二讲力的合成与分解课时跟踪练A组基础巩固1．(多选)(2018·丽江模拟)下列说法正确的是()A．平行四边形定则适用于任何力的合成B．矢量的加法满足平行四边形定则或三角形定则C．力的合成的平行四边形定则只适用于共点力D．三角形定则只适用于共点力的合成解析：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，所以力的合成的平行四边形定则只适用于共点力，与两个分力共点的那条对角线所表示的力才是它们的合力，故A错误，C正确；矢量运算时遵从平行四边形定则或三角形定则，故B正确；三角形定则适用于共点力的合成与分解，故D错误．答案：BC2．(2017·湖北名校月考)关于力的合成与分解，下列说法正确的是()A．合力一定大于其中一个分力B．合力与分力一定是同种性质的力C．合力与分力是等效的，同时作用在物体上D．已知合力和它的两个分力的方向，则两个力有确定值解析：由平行四边形定则可知，两个力的合力，可以比这两个分力都小，所以A错误；合力与分力在作用效果上等效，但不能说成是同种性质的力，故B错误；合力与分力是等效替代关系，但不是同时作用在物体上，所以C错误；根据力的合成与分解可知，已知合力和两个分力的方向，分解结果是唯一的，故D正确．答案：D3.(2018·大连模拟)生活中的物理知识无处不在．如图所示是我们衣服上的拉链的一部分，在把拉链拉开的时候，我们可以看到有一个类似三角形的东西在两链中间运动，使很难直接分开的拉链很容易地被拉开，关于其中的物理原理，以下说法正确的是()A．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开两拉链的力B．在拉开拉链的时候，三角形的物体只是为了将拉链分开，并没有增大拉力C．在拉开拉链的时候，三角形的物体增大了分开拉链的力，但合上拉链时减小了合上的力D．以上说法都不正确解析：在拉开拉链的时候，三角形的物体在两链间和拉链一起运动，手的拉力在三角形的物体上产生了两个分力，如图所示，分力大于手的拉力，所以很难直接分开的拉链可以很容易地被三角形物体分开，同理可知，合上拉链时增大了合上的力．答案：A4.(2018·秦皇岛模拟)假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣．他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大，如图所示，他先后作出过几个猜想，其中合理的是()A ．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关B ．在刀背上加上同样的压力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C ．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大D ．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大解析：把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角形劈，设顶角为2θ，背宽为d ，侧面长为l ，如图所示．当在刀背施加压力F 后，产生垂直侧面的两个分力F 1、F 2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体．由对称性知，这两个分力大小相等(F 1＝F 2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图所示，在这个力的平行四边形中，取其四分之一考虑(图中阴影部分)．根据它跟半个劈的直角三角形的相似关系，有关系式F 1F 2＝l d 2＝1sin θ，得F 1＝F 2＝F 2sin θ.由此可见，刀背上加上一定的压力F 时，侧面分开其他物体的力跟顶角的大小有关，顶角越小，sin θ的值越小，F 1和F 2的值越大，故D 正确．答案：D5.(2017·宁夏育才中学月考)如图所示，在粗糙水平面上放置A 、B 、C 、D 四个小物块，小物块之间由四根完全相同的轻质橡皮筋连接，正好组成一个菱形，∠BAD ＝120°，整个系统保持静止状态．已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，则D 物块所受的摩擦力大小为( )A.32F fB ．F f C.3F f D ．2F f 解析：已知A 物块所受的摩擦力大小为F f ，设每根橡皮筋的弹力为F ，则有2F cos 60°＝F f ，对D 物块有2F cos 30°＝F f ′，解得F f ′＝3F ＝3F f ，只有选项C 正确．答案：C6．(2017·六安一中二模)如图所示，两个质量为m 1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120°，用轻绳将两球与质量为m 2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m 1∶m 2为( )A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶ 3 D.3∶2解析：将小球m 2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，由几何知识得F T ＝m 2g ，对m 1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m 1g ·sin 30°＝F T sin 30°，解得F T ＝m 1g ，可见m 1∶m2＝1∶1，故选A.答案：A7.如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆上，一根轻绳AB绕过滑轮，A端固定在墙上，且A端到滑轮之间轻绳保持水平，B端下面挂一个重物，木杆与竖直方向的夹角为θ＝45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到木杆的弹力大小的变化情况是()A．只有θ变小，弹力才变大B．只有θ变大，弹力才变大C．无论θ变大还是变小，弹力都变大D．无论θ变大还是变小，弹力都不变解析：无论θ变大还是变小，水平段轻绳和竖直段轻绳中的拉力不变，这两个力的合力与木杆对滑轮的弹力平衡，故滑轮受到木杆的弹力不变．答案：D8.一串小灯笼(五只)彼此用轻绳连接，并悬挂在空中．在稳定水平风力作用下发生倾斜，轻绳与竖直方向的夹角为30°，如图所示．设每只灯笼的质量均为m，重力加速度大小为g，则自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小为()A ．23mg B.23mg 3 C.83mg 3 D ．8mg解析：以第一只灯笼下方的四只灯笼整体为研究对象，受力分析，根据力的合成与分解得，自上往下第一只灯笼对第二只灯笼的拉力大小F T ＝4mg cos 30°＝83mg 3，选项C 正确． 答案：C9．在如图所示的四幅图中．AB 、BC 均为轻质杆，各图中杆的A 、C 端都通过铰链与墙连接，两杆都在B 处由铰链相连接，B 点下方用轻绳悬挂小物块，下列关于杆受力的说法正确的是( )A ．甲中的AB 杆、BC 杆均可替换为轻绳B ．乙中的AB 杆表现为拉力，BC 杆表现为支持力C ．丙中的AB 杆、BC 杆均可替换为轻绳D ．丁中的AB 杆、BC 杆均表现为支持力解析：由题图看出，甲、丙、丁中，AB 杆对B 点产生的是拉力，当用轻绳代替时效果不变，仍能使装置平衡，同理可知，题图中的BC 杆可以用等长的轻绳代替的只有丙，故A 错误，C 正确；乙中B 点受向下的拉力，则BC 杆表现为支持力，由平衡关系可知AB 杆也表现为支持力，故B错误；对丁中B点分析可知，B点受向下的拉力，AB杆表现为拉力，BC杆表现为支持力，故D错误．答案：C10．(2018·渭南模拟)如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂着，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B 物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于平衡静止状态．若悬挂小滑轮的斜线OP的张力大小是20 3 N，g取10 m/s2，则下列说法中错误的是()A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kgC．桌面对B物体的摩擦力为10 3 ND．OP与竖直方向的夹角为60°解析：O′a与aA两细线拉力的合力与OP线的张力大小相等，由几何知识可知F O′a＝F aA＝20 N，且斜线OP与竖直方向的夹角为30°，D错误；重物A的重力G A＝F aA，所以m A＝2 kg，B正确；桌面对B的摩擦力F f＝F O′b＝F O′a cos 30°＝10 3 N，C正确；弹簧的弹力F弹＝F O′a sin 30°＝10 N，故A正确．答案：DB组能力提升11.(2018·绵阳模拟)近年来，智能手机的普及使“低头族”应运而生．现将人体头颈部简化为如图的模型．重心在P点的头部，在可绕O转动的颈椎OP(可视为轻杆)的支持力和沿PQ方向肌肉拉力的作用下处于静止．当人低头时，颈椎与竖直方向的夹角为45°，PQ与竖直方向的夹角为60°，此时，颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到的压力的(sin 15°＝0.26，3＝1.73)()A．4.2倍B．2.8倍C．3.3倍D．2.0倍解析：对头部进行受力分析，如图所示．设人的颈椎对头的支持力为F，由正弦定理得FG＝sin（180－15°－45°）sin 15°＝sin 60°sin 15°≈3.3，选项C正确．答案：C12．(2017·辽宁铁岭联考)如图甲所示，两段等长轻质细线将质量分别为m、2m的小球A、B(均可视为质点)悬挂在O点，小球A受到水平向右的恒力F1的作用，小球B受到水平向左的恒力F2的作用，当系统处于静止状态时，出现了如图乙所示的状态，小球B刚好位于O点正下方，则F1与F2的大小关系是()A．F1＝4F2B．F1＝3F2C．2F1＝3F2D．2F1＝5F2解析：A受到水平向右的力F1，B受到水平向左的力F2，以整体为研究对象，受力分析如图所示，设O、A间的细线与竖直方向的夹角为α，则由力的分解和平衡条件得F sin α＋F2＝F1，F cos α＝2mg＋mg，故tan α＝F1－F22mg＋mg，以B为研究对象受力分析，设A、B间的细线与竖直方向的夹角为β，则由平衡条件得tan β＝F22mg，由几何关系有α＝β，得2F1＝5F2，选项D正确．答案：D13.(多选)如图所示，用大小恒定的力F将物体压在粗糙竖直墙壁上，当F从实线位置绕O点顺时针转至虚线位置的过程中，物体始终静止，则下列对在这个过程中，墙壁对物体的摩擦力F f与弹力F N的变化情况的分析正确的是()A．F N先减小后增大B．F N先增大后减小C．F f的方向一直竖直向上D．F f可能先减小后增大解析：物体始终保持静止状态，受力平衡，对物体受力分析，F 斜向下时，设F与水平方向的夹角为θ，在竖直方向上，根据平衡条件得F f ＝mg ＋F sin θ，方向向上，在水平方向上，F N ＝F cos θ，当F 从实线位置绕O 点顺时针转至水平位置的过程中，θ减小，则sin θ减小，cos θ增大，所以F f 减小，F N 增大．F 斜向上时，设F 与水平方向的夹角为α，若F sin α<mg ，则竖直方向，根据平衡条件得F f ＝mg －F sin α，F f 方向向上，水平方向F N ＝F cos α，当F 从水平位置转至虚线位置的过程中，α增大，则sin α增大，cos α减小，所以F f 减小，F N 减小；若F sin α>mg ，则F f 方向向下，F sin α＝mg ＋F f ，α增大，则sin α增大，F f 增大．综上可知，F f 的方向可能一直向上，大小逐渐减小；也可能先向上后向下，大小先减小后增大．F N 先增大后减小，选项B 、D 正确．答案：BD14．如图所示，固定在水平地面上的物体A ，左侧是圆弧面，右侧是倾角为θ的斜面，一根轻绳跨过物体A 顶点上的小滑轮，绳两端分别系有质量为m 1、m 2的小球B 、C ，假设绳与物体A 的表面平行，当两球静止时，小球B 与圆弧圆心之间的连线和水平方向的夹角也为θ，不计一切摩擦，则m 1、m 2之间的关系是( )A ．m 1＝m 2B ．m 1＝m 2tan θC ．m 1＝m 2tan θD ．m 1＝m 2cos θ解析：设绳对两球的拉力大小为F T ，对C 根据力的合成与分解得F T ＝m 2g sin θ；对B 根据力的合成与分解得F T ＝m 1g cos θ；联立解得m 1＝m 2tan θ，选项B 正确．答案：B15．(多选)如图所示，斜面体A 静置于水平地面上，其倾角θ＝45°，上表面水平的物块B 在A 上恰能匀速下滑，现对B 施加一个沿斜面向上的力F ，使B 能缓慢地向上匀速运动．某时刻在B 上轻轻地放上一个质量为m 的小物体C (图中未画出)，A 始终静止，仅改变F 的大小为F ′，使B 保持运动状态不变．已知重力加速度大小为g .关于放上C 之后，下列说法正确的是( )A ．B 受到的摩擦力大小增加了22mg B ．B 受到的摩擦力不变C ．A 受到地面的摩擦力不变D ．A 受到地面的摩擦力大小增加了mg解析：在B 匀速下滑过程中，所受的摩擦力大小为F f 1＝m B g sin θ，又F f 1＝μm B g cos θ，联立解得μ＝tan θ＝1；未放C 之前，B 匀速上滑时，由于B 对A 的压力没有变化，则B 所受的摩擦力大小没有变化，仍为F f 2＝F f 1＝μm B g cos θ.放上C 之后，B 匀速上滑时，B 所受的摩擦力大小F f 3＝μ(m B ＋m )g cos θ，则B 受到的摩擦力增加量为ΔF f ＝F f 3－F f 2＝μmg cos θ＝tan θ·mg cos θ＝22mg ，选项A 正确，B 错误．对整体研究，未放C 时，地面对A 的摩擦力大小为F fA 1＝F cos θ，对B 有F ＝μm B g cos θ＋m B g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA 1＝m B g ；放上C 时，地面对A 的摩擦力大小为F fA 2＝F ′cos θ，F ′＝μ(m B ＋m )g cos θ＋(m B ＋m )g sin θ，将θ＝45°，μ＝1代入得F fA 2＝(m ＋m B )g ；A 受到地面的摩擦力增加量为ΔF fA ＝mg ，选项C 错误，D 正确．答案：AD。