2018年高考物理一轮复习专题05重力、弹力、摩擦力(练)(含解析)
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专题05 重力、弹力、摩擦力1.用一个水平推力F =kt (k 为恒量,t 为时间)把一重为G 的物体压在竖直的足够高的平整墙上,如图所示,从t =0开始物体所受的摩擦力f 随时间t 变化关系是下图中的哪一个: ( )【答案】B【解析】如图所示,从t =0开始水平推力F =kt ,即压力不断增大,则物体受到滑动摩擦力作用,所以滑动摩擦力的大小与压力正比。
因此滑动摩擦力不断增大,当物体的最大静摩擦力大于重力时,物体处于静止状态,即使推力增大,也不会影响物体的静摩擦力大小,此时静摩擦力的大小等于重力。
因此B 正确;ACD 均错误;2.如图所示,在一粗糙水平上有两个质量分别为m 1和m 2的木块1和2,中间用一原长为、劲度系数为k 的轻弹簧连结起来,木块与地面间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向左拉木块1,当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 : ( )A .g m k l 1μ+ B .g m m k l )(21++μC .g m k l 2μ+ D .g m m m m k l )(2121++μ 【答案】C3.如图所示,物体放在某新型材料的木板上,当木板倾角分别为45°和60°时,物体受到的摩擦力大小恰好相等,则物体和木板间的动摩擦因数为: ( )A .21B .2C 22. D .23 【答案】B【解析】当木板倾角为45°时受到静摩擦力,由平衡知识可知,静摩擦力大小为mgsin45°;能够当木板倾角为60°时受到滑动摩擦力,大小为μmgcos60°,由题意可知:mgsin45°=μmgcos60°,解得μ=2,故选B.4.(多选)如下图所示的四个图中光滑球和每个接触面间均存在弹力的是: ( )【答案】BD【名师点睛】本题考查分析判断两物体间是否存在弹力的能力,紧扣弹力产生的条件进行分析,可以用假设法分析;要知道物体间产生弹力要有两个条件:一是两物体直接接触,二是物体要发生弹性形变,可以移走与光滑球的接触面,看球能否保持原来的运动状态来分析是否存在弹力。
5.一质量不计的弹簧原长为10cm ,一端固定于质量m=2kg 的物体上,另一端施水平拉力F .(取g=10m/s 2)求:(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至12cm 时,物体恰好匀速运动,求弹簧的劲度系数;(2)若将弹簧拉长至11cm 时,求此时物体所受到的摩擦力的大小;(3)若将弹簧拉长至13cm 时,求此时物体所受到的摩擦力的大小(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)【答案】(1)200N/m (2)2N (3)4N【解析】(1)物体匀速前进时 k (x-x 0)=μmg ∴0200/mgk N m x x μ==-(2)F 1=k ( x 1-x 0)=2N∵F 1<f max =F 滑=μmg=4N∴f 为静摩擦力,大小为2N(3)F 2=k ( x 2-x 0)=6N∵F 2>f max =F 滑=μmg=4N∴f 为滑动摩擦力,大小为4N1.为了测量A 、B 两物体之间的滑动摩擦力,某同学设计了如图所示四个实验方案.在实验操作过程中,认为测力计读数即为滑动摩擦力的大小,则最准确的方案是: ( )【答案】C2.如图所示,有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上,白毛巾的中部用线与墙壁连接着,黑毛巾的中部用线拉住,设线均呈水平.欲将黑白毛巾分离开来,设每条毛巾的质量均为m ,毛巾之间及其跟地面间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需用的水平拉力为: ( )A.μmgB.2μmgC.5μmgD.6μmg【答案】C【解析】根据受力平衡,黑毛巾有四个面受到摩擦力,平衡时1234111123452222F f f f f mg mg mg mg mg μμμμμ=+++=⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=,故选:C.【名师点睛】本题涉及到滑动摩擦力方向的判定和物体的平衡条件的应用,要知道滑动摩擦力方向与接触面相切,与相对运动的方向相反;解题时要注意每个接触面都可能有摩擦力的存在,注意各个接触面的压力大小不同,此题有一定难度.3.如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为:()A.m1g/k1B.m2g/k1C.m1g/k2D.m2g/k2【答案】C【解析】开始时:设弹簧压缩的长度x2,则有m1g+m2g=k2x2,得到 x2=(m1+m2)g/ k2,当上面的木块刚离开上面弹簧时,设弹簧压缩的长度x2′,则有m2g=k2x2′得到 x2′= m2g/ k2,所以在这过程中下面木块移动的距离为 h=x2-x2′= m1g/ k2。
【名师点睛】对于弹簧问题,往往先分析弹簧原来的状态,再分析变化后弹簧的状态,找出物体移动距离与弹簧形变之间的关系.开始时弹簧处于压缩状态,弹力等于两个木块的总重力,由胡克定律求出弹簧压缩的长度x2.当上面的木块刚离开上面弹簧时,弹簧仍处于压缩状态,此时弹力等于下面木块的重力,再由胡克定律求出弹簧此时压缩的长度x2′,所以在这过程中下面木块移动的距离h=x2-x2′。
4.(多选)水平桌面上,重300N的物体与桌面间的动摩擦因数为0.1,最大静摩擦力为33N:()A、当用15N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为15NB、当用32N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为32NC、当用32N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为30ND、当用60N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为30N【答案】ABD【名师点睛】计算摩擦力,首先要分析物体的状态,确定是什么摩擦力.当水平拉力小于等于最大静摩擦力时,物体拉不动,受到的是静摩擦力;当水平拉力大于最大静摩擦力时,物体被拉动,受到的是滑动摩擦力5.一个底面粗糙、质量为M的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成30°角;现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30°,如图所示,试求:(1)当劈静止时绳子的拉力大小.(2)地面对劈的支持力大小.(3)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍,为使整个系统静止,k值必须满足什么条件?【答案】(1(2(3)k=【解析】【名师点睛】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,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,1.【2017·新课标Ⅲ卷】一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm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 cm C. 98 cm D. 104 cm【答案】B【名师点睛】在处理共点力平衡问题时,关键是对物体进行受力分析,再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,可根据矢量三角形法,将三个力移动到一个三角形中,然后根据正弦定理列式求解。
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。
2.【2017·新课标Ⅱ卷】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 .2B C D 【答案】C【解析】F 水平时:F mg μ=;当保持F 的大小不变,而方向与水平面成60°角时,则cos60(sin 60)F mg F μ︒=-︒,联立解得:3μ=,故选C 。
【名师点睛】此题考查了正交分解法在解决平衡问题中的应用问题;关键是列出两种情况下水平方向的平衡方程,联立即可求解。
3.【2016·江苏卷】一轻质弹簧原长为8 cm ,在4 N 的拉力作用下伸长了2 cm ,弹簧未超出弹性限度,则该弹簧的劲度系数为: ( )A .40 m/NB .40 N/mC .200 m/ND .200 N/m【答案】D【解析】由题意知,弹簧的弹力为4N 时,弹簧伸长2cm ,根据胡克定律F=kx ,代入数据可得弹簧的劲度系数k =200 N/m ,所以A 、B 、C 错误,D 正确。
【方法技巧】本题主要是掌握胡克定律的公式F =kx ,并注意各物理量的单位。
4.【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 和b 、b 与P 、P 与桌面之间摩擦力的大小分别用f 1、f 2和f 3表示。
则: ( )A .f 1=0,f 2≠0,f 3≠0 B.f 1≠0,f 2=0,f 3=0C .f 1≠0,f 2≠0,f 3=0D .f 1≠0,f 2≠0,f 3≠0【答案】C【名师点睛】“整体隔离法”是力学中的重要方法,一定要熟练掌握,注意对于由多个物体组成的系统,不涉及内力时优先考虑以整体为研究对象。
5.【2015·上海·14】如图,一质量为m 的正方体物块置于风洞内的水平面上,其一面与风速垂直,当风速为0v 时刚好能推动该物块。
已知风对物块的推力F 正比于2Sv ,其中v 为风速、S 为物块迎风面积。
当风速变为02v 时,刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块,则该物块的质量为: ( )A .4mB .8mC .32mD .64m【答案】D【解析】 一质量为m 的正方体的边长为a ,刚好被推动,在水平方向上受到风力和最大静摩擦力,最大静摩擦力与正压力成正比的,设比例系数为μ,且二力大小相等,20kSv mg =μ, 得:2023v ka g a =μ同理另一块质量为m ′正方形的边长为b ,刚好被推动时,有2023v kb g b =μ,解得b =4a ,所以质量为m ′正方形的体积是质量为m 正方形体积的64倍,所以m ′=64m ,故D 正确,A 、B 、C 错误。
【名师点睛】 本题考查最大静摩擦力,意在考查考生的分析推理能力。
本题要特别注意:物块的体积变了,质量也就变了,最大静摩擦力也变了。
要抓住不变量“密度”,做这个题目就容易了。