高一物理上冊第三章相互作用-力(培優(yōu)篇)(Word版含解析)

一、第三章相互作用——力易錯題培優(yōu)（難）1.如圖，一固定的粗糙水平橫桿上套有a、b兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的兩根等長細繩拴住一重物處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩環(huán)距離適當(dāng)變小后重物仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）A.兩繩對重物的合力變大 B.細繩對重物的拉力變小C?桿對a環(huán)的支持力變大 D.b環(huán)對桿的摩擦力變大【答案】B【解析】【分析】【詳解】A.根據(jù)平衡條件可知，兩繩對重物的合力大小始終等于物體的重力大小，所以合力不變，A錯誤；B.對重物受力分析，如圖所示根據(jù)平衡條件，分析可得F=F=^B a2cos一2當(dāng)兩環(huán)間距離變小后，a變小，則拉力FA、FB均變小，B正確；C.以兩個輕環(huán)和鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象，設(shè)系統(tǒng)總質(zhì)量為M，橫梁對鐵環(huán)的支持力FN，分析如下圖所示根據(jù)平衡條件可得2F=MgN1即F=-Mg，可見水平橫梁對環(huán)的支持力Fn不變，C錯誤;n2 ND.以b側(cè)環(huán)為研究對象，受力分析如下圖根據(jù)平衡條件可得f tan00增大時，F(xiàn)f變小，根據(jù)牛頓第三定律可知，b環(huán)對桿的摩擦力也變大，D錯誤。故選B。2.如圖所示，木塊B靜止在水平地面上，木塊A疊放在B上。A的左側(cè)靠在光滑的豎起墻B.B對A的作用力一定大于A的重力C.地面對B的摩擦力方向可能向右D.地面對B的支持力大小等于A、B的總重力【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB.對A受力分析可知：若A與B的接觸面光滑，則A受重力、支持力及墻壁對A的支持力作用，A處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，由于A、B之間的接觸面傾斜，則B對A的支持力垂直接觸面斜向上，且大于A的重力。若接觸面粗糙，A受到重力、B對A的支持力，還可能受到B對A的摩擦力，有可能A還受到墻壁的支持力；當(dāng)墻壁對A沒有支持力時，B對A的支持力與摩擦力的合力與A的重力大小相等，方向相反。由以上分析可知，故A錯誤，B錯誤；C.若A與B的接觸面光滑，木塊B受重力、地面的支持力、A對B斜向下的壓力以及地面的摩擦力處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，則摩擦力方向水平向左。若接觸面粗糙，木塊B受重力、地面的支持力、A對B斜向下的壓力以及A對B的靜摩擦力，其中A對B斜向下的壓力以及A對B的靜摩擦力的合力與A的重力大小相等，方向豎直向下，所以B不受地面的摩擦力，故C錯誤；D.對整體進行受力分析可知，整體在豎直方向合外力為零，故地面對B的支持力一定等于兩物體的重力，故D正確。故選D。3.如圖所示，光滑的圓柱置于斜面上，擋板AB可繞固定軸B轉(zhuǎn)動，使擋板AB從圖示位【答案】D【解析】【分析】【詳解】在擋板角度變化的過程中，圓柱在重力及兩個接觸面的彈力作用下處于動態(tài)平衡，受力分析如下三個力可以構(gòu)成一個閉合的矢量三角形如下圖由圖可知，隨著木板的轉(zhuǎn)動，木板對圓柱體的壓力F1先變小后變大，根據(jù)牛頓第三定律，擋板受到的壓力斗也先變小后變大。故選D。4.如圖所示，小球八置于固定在水平面上的光滑半圓柱體上，小球B用水平輕彈簧拉著系于豎直板上，兩小球4B通過光滑滑輪。用輕質(zhì)細線相連，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知B球質(zhì)量為m,。點在半圓柱體圓心。1的正上方，。4與豎直方向成30°角，。4長度與半圓柱體半徑相等，0B與豎直方向成45°角，則下列敘述正確的是A.小球A、B受到的拉力TOOA與TOB相等，且TO0A=TOOB=>3mgB.彈簧彈力大小7r2mgC.4球質(zhì)量為'.：6mD.光滑半圓柱體對A球支持力的大小為mg【答案】C【解析】【分析】【詳解】A、B、隔離對B分析，根據(jù)共點力平衡得：水平方向有：TOBsin45°=F豎直方向有：TOBcos45°=mg,則T=2mmg，彈簧彈力F=mg,OB根據(jù)定滑輪的特性知：T0A與T0B相等；故A,B錯誤.C、D、對4分析，如圖所示：由幾何關(guān)系可知拉力T0A和支持力N與水平方向的夾角相等，夾角為60°,則N和T相等，有：2T0Asin60°=mAg,解得：m=<6m,由對稱性可得：N=T=2/2mg，故c正確，D錯誤.A OA故選C.【點睛】解決本題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析，運用共點力平衡進行求解．本題采用隔離法研究比較簡便．5.如圖所示的裝置中，在A端用外力F把一個質(zhì)量為m的小球沿傾角為30°的光滑斜面勻速向上拉動，已知在小球勻速運動的過程中，拴在小球上的繩子與水平固定桿之間的夾角從45°變?yōu)?0°，斜面體與水平地面之間是粗的，并且斜面體一直靜止在水平地面上，不計滑輪與繩子之間的摩擦.則在小球勻速運動的過程中，下列說法正確的是（）A.地面對斜面體的靜摩擦力始終為零B.繩子對水平桿上的滑輪的合力一定大于繩子的拉力C.繩子A端移動的速度大小大于小球沿斜面運動的速度大小D.外力F一定增大【答案】D【解析】【分析】【詳解】D.設(shè)連接小球的繩子與水平方向的夾角為什，對小球沿斜面方向，由平衡條件有Tcos（0-30。）=mgsin30°則當(dāng)力角從45°變?yōu)?0°的過程中，繩子的拉力T變大，因F=T,則外力F一定增大，選項D正確；A.對小球和斜面的整體，地面對斜面體的靜摩擦力等于繩子拉力的水平分量，則地面對斜面體的靜摩擦力f=Tcos0可知隨力角的增加，地面對斜面的靜摩擦力f是變化的，選項A錯誤；B.當(dāng)什=90°時，滑輪兩邊繩子的夾角為120°,根據(jù)幾何關(guān)系和平行四邊形定則可知此時刻繩子對水平桿上的滑輪軸的合力等于繩子的拉力，選項B錯誤；C.將小球的速度v分解可知，繩子的速度v=vcos0一30°繩可知繩子移動的速度大小小于小球沿斜面運動的速度的大小，選項C錯誤。故選D。6.如圖所示，物塊正在沿粗糙的斜面勻速下滑，斜面保持靜止?fàn)顟B(tài)。在下列幾種情況中，物塊仍沿斜面下滑，則關(guān)于地面對斜面體的摩擦力正確說法是（ ）A.若對物塊施加豎直向下的外力，地面對斜面體的摩擦力水平向左B.若對物塊施加垂直于斜面向下的外力，地面對斜面體的摩擦力水平向左C.若對物塊施加沿斜面向下的外力，地面對斜面體的摩擦力水平向右D.若對物塊施加沿斜面向下的外力，地面對斜面體沒有摩擦力【答案】D【解析】【分析】【詳解】物塊沿粗糙的斜面勻速下滑，物塊處于平衡狀態(tài)，斜面體對物塊的力豎直向上與重力平衡，物塊對斜面體的力豎直向下，地面對斜面體沒有摩擦力。A.若對物塊施加豎直向下的外力，相當(dāng)于物塊的重力增加了，物塊仍做勻速運動，地面對斜面體的摩擦力仍為零，A錯誤；CD.若對物塊施加沿斜面向下的外力，此時，物塊對斜面體的摩擦力與勻速下滑時相等，物塊對斜面體的壓力與勻速時相等，因此斜面受力沒變，地面對斜面體的摩擦力仍為零，C錯誤，D正確；B.若對物塊施加垂直于斜面向下的外力，把該外力分解為豎直向下的和沿斜面向上的兩個分力（兩個分力不再相互垂直），兩個分力單獨作用時，豎直向下的外力不會造成地面對斜面體有摩擦，沿斜面向上的分力只能使物塊減速運動，物塊對斜面體的壓力和摩擦力不變，也不會造成地面對斜面體產(chǎn)生摩擦力，兩個分力同時作用時，地面對斜面體的摩擦力仍為零，即若對物塊施加垂直于斜面向下的外力，地面對斜面體的摩擦力仍為零，B錯誤。故選D。7.如圖所示，一質(zhì)量為m的木塊靠在豎直粗糙墻壁上，且受到水平力F的作用，下列說C.若木塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)為〃，則當(dāng)撤去F時，木塊受到的滑動摩擦力大小等于^mgD.若木塊靜止，則木塊受到的靜摩擦力大小等于mg,方向豎直向上【答案】D【解析】【分析】【詳解】AC.若撤去推力后，墻壁對物體的支持力減小為零，故最大靜摩擦力減為零，物體只受重力，做自由落體運動；故AC錯誤；BD.木塊在推力作用下靜止時，處于平衡態(tài)，受推力F、重力G、向上的靜摩擦力下和向故選D。8.如圖所示，質(zhì)量為m的正方體和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和水平面間，處于靜止?fàn)顟B(tài)。m與M的接觸面與豎直方向的夾角為a，若不計一切摩擦，下列說法正確的是（ ）A.水平面對正方體M的彈力大小大于（M+m）g.水平面對正方體M的彈力大小為（M+m）g?cosaC.墻面對正方體M的彈力大小為mgtanamgD.墻面對正萬體M的彈力大小為 一tana【答案】D【解析】【分析】【詳解】AB.對M和m構(gòu)成的整體進行受力分析，受重力G、底面支持力M兩側(cè)面的支持力N“M和N，如圖：m兩物體受力平衡，根據(jù)共點力平衡條件有水平方向，墻面對正方體M的彈力大小N=NMm豎直方向，水平面對正方體M的彈力大小N=G=（M+m）g選項AB錯誤；CD.對m進行受力分析，受重力mg、墻面支持力Nm,M的支持力N，如圖:在木塊受力平衡的過程中，根據(jù)共點力平衡條件有豎直方向mg=N'sina水平方向N=N'cosam解得N，=-mLsinamgN=mgcota= m tana所以墻面對正方體M的彈力大小N二N二區(qū)Mmtana選項C錯誤，D正確。故選D。.如圖所示，在斜面上放兩個光滑球A和B,兩球的質(zhì)量均為m（不隨r改變），它們的半徑分別是R和r，球A左側(cè)有一垂直于斜面的擋板，兩球沿斜面排列并靜止，以下說法正確的是（）A.斜面傾角/一定，R>r時，R越大，r越小，B對斜面的壓力越小B.斜面傾角/一定，R=r時，兩球之間的彈力最小C.斜面傾角/一定時，A球?qū)醢宓膲毫﹄S著r減小而減小D.半徑確定時，隨著斜面傾角力逐漸增大，A受到擋板作用力先增大后減小【答案】B【解析】【分析】用整體法和隔離體法分別對B球和AB整體進行受力分析，再根據(jù)R與r的關(guān)系變化及傾角變化，分析各個力的變化?！驹斀狻緽.對B球的受力分析，如圖所示mgN1、N2的合力與重力mg等大反向，在右側(cè)力的三角形中，豎直邊大小等于mg,當(dāng)傾斜角e一定時，N2的方向保持不變，R=r時，N1恰好垂直于N2,此時N1最小，故B正確；A.當(dāng)R>r時，R越大，r越小，N1越向下傾斜，N2都越大，即斜右對B的支持力越大，根據(jù)牛頓第三定律，B對斜面的壓力也越大，故A錯誤；C.將兩個球做為一個整體，檔板對A的支持力等于兩球重力的下滑分力，斜面傾角力一定時，下滑分力一定，與R及r無關(guān)，故C錯誤；D.半徑確定時，而當(dāng)斜面傾角力逐漸增大，兩球的下滑分析增大，因此A對檔板的壓力一直增大，故D錯誤。故選B?！军c睛】動態(tài)分析時將各個力移動到一個三角形中進行分析,比較容易發(fā)現(xiàn)各個力的大小變化。10.如圖，半圓柱體半徑為4R,固定在水平面上。豎直擋板緊靠柱體低端，使半徑為R的光滑小球停在柱體與擋板之間，球與柱體接觸點為M?，F(xiàn)將擋板保持豎直，緩慢的向右移動距離R后保持靜止，球與柱體接觸點為N（未畫出）。以下判斷正確的是（ ）

A.擋板移動過程中，擋板對小球的彈力變小B.擋板移動過程中，柱體對小球的彈力變大C小球在M、N兩點所受擋板的作用力大小之比為3:4D.小球在M、N兩點所受柱體的作用力大小之比為3：4【答案】BD【解析】【分析】【詳解】AB.設(shè)小球的質(zhì)量為m先對小球受力分析，受重力、半圓柱體對小球的支持力N1和擋板對小球的支持力N2,如圖：根據(jù)共點力平衡條件，有：N=mgcos01N=mgtan0當(dāng)擋板向右移動時，0當(dāng)擋板向右移動時，0增大，錯誤，B正確；擋板對小球得支持力增大，柱體對小球的彈力變大。選項AC.連接半圓柱體的圓心。1和小球的圓心。2,則OO=4R+R=5R12過。2做豎直線與地面交于P點，則OP=4R—R=3R1所以O(shè)P=、、；(OOJ—(OP?=4R2 1 12 1所以cos0=tan0=OPcos0=tan0=OP—2—OO124R5R=0.8OP—1—OP3R4R=0.75所以N=/=旨I*當(dāng)將擋板保持豎直，緩慢地向右移動距離R后保持靜止后，由幾何關(guān)系可得cos0=0.6所以5N1=3mg所以小球在M、N兩點所受柱體的作用力大小之比為N1.25mg3甘—1 —41 3mg選項C錯誤，D正確。故選BD。11.如圖所示，在水平地面上放置一個邊長為。、質(zhì)量為M的正方體，在豎直墻壁和正方體之間放置半徑為R(R<a)、質(zhì)量為m的光滑球體，球心。與正方體的接觸點A的連線0A與豎直方向的夾角為6。已知重力加速度為g，正方體與水平地面的動摩擦因數(shù)為從二亙，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，球和正方體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，且球沒有掉3落地面，下列說法正確的是()A.正方體對球的支持力的大小為mgtan9B.若9=45°,球的半徑不變，只增大球的質(zhì)量，為了不讓正方體滑動，球的質(zhì)量最大為+1M M2C.若球的質(zhì)量m=1M，則正方體的右側(cè)面到墻壁的最大距離是亙土2R22D.當(dāng)正方體的右側(cè)面到墻壁的距離小于3R時，無論球的質(zhì)量是多少，正方體都不會滑動【答案】BCD【解析】【分析】【詳解】A.以球為研究對象，受力如圖由平衡條件知Fcos0=mg1則正方體對球的支持力的大小F=粵1cos。故A錯誤；B.以正方體和球整體為研究對象，豎直方向受重力(m+M)g和地面的支持力F，水平N方向受墻壁的彈力F2和地面的摩擦力Ff，根據(jù)平衡條件，有F=(m+M)gNF-mgtan45°<F2fF-從FfN聯(lián)立解得球的質(zhì)量/；3+1”m< M2故B正確；C.若球的質(zhì)量m=2M，對整體分析，有F=(m+M)gNF-mgtan。<F2fF-從FfN聯(lián)立解得。<60°則正方體的右側(cè)面到墻壁的最大距離是L-R+Rsin60°- +2R故C正確；D.由上述分析知，正方體不滑動的條件mgtan。<p(m+M)gtanO<巴1+M）m當(dāng)O<30。時，上述式子必定成立，此時正方體的右側(cè)面到墻壁的距離3L=R+RsinO<R+Rsin300=R23所以當(dāng)正方體的右側(cè)面到墻壁的距離小于5R時，無論球的質(zhì)量是多少，正方體都不會滑動，故D正確。故選BCD。12.如圖所示，一根粗糙的水平桿上套有A、B兩個輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長細繩拴住課本。已知AB=2/2AC,圓環(huán)、課本始終靜止，下列說法正確的是（ ）A BA.縮短A、B之間的距離，圓環(huán)所受支持力變小B.剪斷細繩BC的瞬間，環(huán)A受到的支持力大小不變C.將桿的左端略微抬起，環(huán)A所受的摩擦力變大D.若使系統(tǒng)水平向右加速運動，環(huán)B受到的支持力大于環(huán)A受到的支持力【答案】BCD【解析】【分析】【詳解】A.將A、B及書做為一個整體，無論A、B間距離如何變化，支持力總等于書的重量，保持力不變，A錯誤；B.由于AB=、五AC,因此兩根子相互垂直，互不影響，剪斷細繩BC的瞬間，沿著繩子AC方向的合力仍為零，因此AC繩子拉力沒變，也就是環(huán)A受到的支持力大小不變，B正確；C.將桿的左端略微抬起，使繩AC與豎直方向夾角變小，拉力變大，因此環(huán)A受到的摩擦力變大，C正確；D.若使系統(tǒng)水平向右加速運動，書本受合力水平向右，導(dǎo)致繩BC拉力大于繩AC拉力，因此環(huán)B受到的支持力大于環(huán)A受到的支持力，D正確。故選BCD。13.如圖所示，斜面體A靜止在水平面上，質(zhì)量為m的滑塊B在外力F和F2的共同作用下沿斜面向下運動，當(dāng)F1方向水平向右，F(xiàn)2方向沿斜面向下時，地面對斜面體摩擦力的方向水平向左,則下列說法正確的是（）

A.若只撤去。，在滑塊B仍向下運動的過程中，八所受地面摩擦力方向可能向右B.若只撤去F2，在滑塊B仍向下運動的過程中，八所受地面摩擦力方向可能向右C.若只撤去。，在滑塊B仍向下運動的過程中，八所受地面摩擦力減小D.若同時撤去F和F2，滑塊B所受合力方向一定沿斜面向下【答案】CD【解析】【分析】【詳解】當(dāng)斜劈A表面光滑（設(shè)斜面的傾角為當(dāng)斜劈A表面光滑（設(shè)斜面的傾角為0，A的質(zhì)量為mA，B的質(zhì)量為mB）,對A分析有A.撤去F1前有f=(mgcos0+Fsin0)sin0B1如果撤去勺，使A相對地面發(fā)生相對運動趨勢的外力大小是Fsin0=mgcos0sin0N2 B因為mgcos0sin0<(mgcos0+Fsin0)sin0B B1所以A所受地面的摩擦力仍然是靜摩擦力，為f'=mgcos0sin0B其方向仍然是向左而不可能向右，故A錯誤；B.如果撤去F2，在物體B仍向下運動的過程中，使A相對地面有向右滑動趨勢的外力是F=F=(mgcos0

B+Fsin0)sin0與F2是否存在無關(guān)；所以撤去F2，在物體B仍向下運動的過程中，A所受地面的摩擦力應(yīng)該保持不變，方向仍然向左，故B錯誤；C.由A選項的分析可知只撤去。，在滑塊B仍向下運動的過程中，A所受地面摩擦力減??；故C正確；D.若同時撤去F1和F2，滑塊B沿斜面方向只有沿斜面向下的重力的分力。故合力方向一定沿斜面向下，故D正確。

當(dāng)斜劈A上表面粗糙時（設(shè)A表面的動摩擦因數(shù)為〃），在斜劈A表面粗糙的情況下，B在F1、F2共同作用下沿斜面向下的運動就不一定是勻加速直線運動，也可能是勻速直線運動。根據(jù)題意知在B沿斜劈下滑時，受到A對它彈力FN和滑動摩擦力。根據(jù)牛頓第三定律，這兩個力反作用于A，斜劈A實際上就是在這兩個力的水平分力作用下有相對地面向右運動的趨勢的，所以Fsin0>fcos0N1又因為所以Fsin0>從Fcos0NN即N<tan0A.如果撤去F1,在物體B仍向下運動的過程中，有f=NF-Nmgcos01NB假設(shè)此時A受的摩擦力fA方向向左，則Fsin0-fcos0+ff-Fsin0-NFcos0-F（sin0-Ncos0）>0AN N N所以假設(shè)成立斜劈A有相對地面向右運動的趨勢，摩擦力方向是向左，故A錯誤;C.撤去F1前有B.無論A表面是否粗糙，F(xiàn)2的存在與否對斜劈受地面摩擦力大小都沒有影響，故撤去F2C.撤去F1前有F-N(mgcos0+Fsin0)NB 1結(jié)合A選項分析可知撤去F1后FN變小，故fA變小，故C正確;D.同時撤出F1和F2,由以上分析可以知道m(xù)gsin0>tanBgcos0B所以物體B所受的合力沿斜面向下，故D正確。綜上分析可知無論斜劈A上表面是否光滑CD均正確，AB均錯誤。故選CD。14.