高中物理-必修一【重力-彈力-摩擦力】典型題(帶解析)

高中物理【重力彈力摩擦力】典型題1．如圖所示，小車內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球．當(dāng)小車和小球相對靜止，一起在水平面上運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的是()A．細(xì)繩一定對小球有拉力的作用B．輕彈簧一定對小球有彈力的作用C．細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，但是輕彈簧對小球一定有彈力D．細(xì)繩不一定對小球有拉力的作用，輕彈簧對小球也不一定有彈力解析：選D．若小球與小車一起做勻速運(yùn)動，則細(xì)繩對小球無拉力；若小球與小車有向右的加速度a＝gtanα，則輕彈簧對小球無彈力，D正確．2．一輕質(zhì)彈簧原長為8cm，在4N的拉力作用下伸長了2cm，彈簧未超出彈性限度．則該彈簧的勁度系數(shù)為()A．40m/N B．40N/mC．200m/N D．200N/m解析：選D．由F＝kx知，彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(F,x)＝eq\f(4,0.02)N/m＝200N/m，選項(xiàng)D正確．3.在日常生活及各項(xiàng)體育運(yùn)動中，有彈力出現(xiàn)的情況比較普遍，如圖所示的情況就是一個(gè)實(shí)例．當(dāng)運(yùn)動員踩壓跳板使跳板彎曲到最低點(diǎn)時(shí)，下列說法正確的是()A．跳板發(fā)生形變，運(yùn)動員的腳沒有發(fā)生形變B．運(yùn)動員受到的支持力，是運(yùn)動員的腳發(fā)生形變而產(chǎn)生的C．此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力和運(yùn)動員的重力等大D．此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員的重力解析：選D．發(fā)生相互作用的物體均要發(fā)生形變，故A錯(cuò)誤；發(fā)生形變的物體，為了恢復(fù)原狀，會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用，B錯(cuò)誤；在最低點(diǎn)，運(yùn)動員雖然處于瞬間靜止?fàn)顟B(tài)，但接著運(yùn)動員要加速上升，故此時(shí)跳板對運(yùn)動員的支持力大于運(yùn)動員的重力，C錯(cuò)誤，D正確．4.如圖所示為武警戰(zhàn)士用頭將四塊磚頂在墻上苦練頭功的照片．假設(shè)每塊磚的質(zhì)量均為m，磚與墻面、磚與頭間的動摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．要使磚恰好靜止不動，則武警戰(zhàn)士的頭對磚施加的水平力為()A．eq\f(mg,μ) B．eq\f(2mg,μ)C．eq\f(3mg,μ) D．eq\f(4mg,μ)解析：選B．以四塊磚為研究對象，進(jìn)行受力分析．磚恰好靜止不動，則磚所受到的摩擦力剛好與其重力相等，即f1＋f2＝4mg，又f1＝f2＝μF，聯(lián)立兩式可得F＝eq\f(2mg,μ)，即武警戰(zhàn)士施加的水平力為F＝eq\f(2mg,μ)，選項(xiàng)B正確．5.如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動．若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動．物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為()A．2－eq\r(3) B．eq\f(\r(3),6)C．eq\f(\r(3),3) D．eq\f(\r(3),2)解析：選C．當(dāng)拉力水平時(shí)，物塊做勻速運(yùn)動，則F＝μmg，當(dāng)拉力方向與水平方向的夾角為60°時(shí)，物塊也剛好做勻速運(yùn)動，則Fcos60°＝μ(mg－Fsin60°)，聯(lián)立解得μ＝eq\f(\r(3),3)，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．6．如圖所示，兩木塊的質(zhì)量分別為m1和m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1和k2，上面木塊壓在上面的彈簧上(但不拴接)，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊，直到它剛離開上面彈簧，在此過程中下面木塊移動的距離為()A．eq\f(m1g,k1) B．eq\f(m2g,k1)C．eq\f(m1g,k2) D．eq\f(m2g,k2)解析：選C．在此過程中，壓在下面彈簧上的壓力由(m1＋m2)g減小到m2g，即減少了m1g，根據(jù)胡克定律可斷定下面彈簧的長度增長了Δl＝eq\f(m1g,k2)，即下面木塊移動的距離為eq\f(m1g,k2)，選項(xiàng)C正確．7．如圖所示，有8個(gè)完全相同的長方體木板疊放在一起，每個(gè)木板的質(zhì)量為100g，某人用手在這疊木板的兩側(cè)加一水平壓力F，使木板水平靜止．若手與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ1＝0.5，木板與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ2＝0.2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2.則水平壓力F至少為()A．8N B．15NC．16N D．30N解析：選B．先將所有的木板當(dāng)成整體，受力分析，豎直方向受重力和靜摩擦力，則二力平衡有2μ1F≥8mg；再對除兩外側(cè)木板剩余木板受力分析，豎直方向受重力和靜摩擦力，由二力平衡有2μ2F≥6mg；聯(lián)立解得F≥15N；故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．8．(多選)輕桿的一端安裝有一個(gè)小滑輪P，用手握住桿的另一端支撐著懸掛重物的輕繩，如圖所示．現(xiàn)使桿和豎直方向的夾角緩慢減小，則桿對滑輪P的作用力()A．大小變大B．大小不變C．方向發(fā)生變化，但始終沿桿方向D．方向始終在P兩側(cè)輕繩的夾角的角平分線上，不一定沿桿解析：選BD．滑輪P受到兩側(cè)輕繩的拉力和桿的作用力，其中兩側(cè)輕繩的拉力大小相等，且等于重物的重力，使桿和豎直方向的夾角緩慢減小時(shí)，兩拉力的方向不變，則其合力也不變，方向始終在P兩側(cè)輕繩夾角的角平分線上，因滑輪P受力平衡，故桿對滑輪P的作用力大小不變，方向始終在P兩側(cè)輕繩夾角的角平分線上，不一定沿桿，選項(xiàng)B、D正確．9．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長木板ab上滑行，長木板ab在地面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài)．若長木板ab與地面間的動摩擦因數(shù)為μ1，木塊P與長木板ab間的動摩擦因數(shù)為μ2，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為()A．μ1Mg B．μ1(m＋M)gC．μ2mg D．μ1Mg＋μ2mg解析：選C．木塊P對長木板ab的滑動摩擦力大小為F＝μ2mg，長木板ab始終靜止，則地面對長木板ab的靜摩擦力大小為F′＝F＝μ2mg，故選項(xiàng)C正確．10.如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定一直桿，將輕環(huán)套在桿上．不計(jì)質(zhì)量的滑輪用輕質(zhì)繩OP懸掛在天花板上，另一輕繩通過滑輪系在輕環(huán)上，不計(jì)所有摩擦．現(xiàn)向左緩慢拉繩，當(dāng)環(huán)靜止時(shí)，與手相連的繩子水平，若桿與地面間夾角為θ，則繩OP與天花板之間的夾角為()A．eq\f(π,2) B．θC．eq\f(π,4)＋eq\f(θ,2) D．eq\f(π,4)－eq\f(θ,2)解析：選C．當(dāng)輕環(huán)靜止不動時(shí)，PQ繩對輕環(huán)的拉力與桿對輕環(huán)的彈力等大、反向、共線，所以PQ繩垂直于桿，由幾何關(guān)系可知，繩PQ與豎直方向之間的夾角是θ；對滑輪進(jìn)行受力分析如圖，由于滑輪的質(zhì)量不計(jì)，則OP繩對滑輪的拉力與兩個(gè)繩子上拉力的合力大小相等、方向相反，所以O(shè)P繩的方向一定在兩根繩子之間的夾角的角平分線上，由幾何關(guān)系得OP繩與天花板之間的夾角α＝eq\f(1,2)β＝eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)＋θ))＝eq\f(π,4)＋eq\f(θ,2)，C正確．11．一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80cm的兩點(diǎn)上，彈性繩的原長也為80cm.將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)，平衡時(shí)彈性繩的總長度為100cm；再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn)，則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))()A．86cm B．92cmC．98cm D．104cm解析：選B．將鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn)時(shí)，由數(shù)學(xué)知識可知鉤碼兩側(cè)的彈性繩(勁度系數(shù)設(shè)為k)與豎直方向夾角θ均滿足sinθ＝eq\f(4,5)，對鉤碼(設(shè)其重力為G)靜止時(shí)受力分析，得G＝2keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1m,2)－\f(0.8m,2)))cosθ；彈性繩的兩端移至天花板上的同一點(diǎn)時(shí)，對鉤碼受力分析，得G＝2keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,2)－\f(0.8m,2)))，聯(lián)立解得L＝92cm，可知A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．12．(多選)如圖所示，將兩相同的木塊a、b置于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩系于墻壁．開始時(shí)a、b均靜止，彈簧處于伸長狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb＝0.現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間()A．Ffa大小不變 B．Ffa方向改變C．Ffb仍然為零 D．Ffb方向向右解析：選AD．剪斷右側(cè)繩的瞬間，右側(cè)繩上拉力突變?yōu)榱?，而彈簧對兩木塊的拉力沒有發(fā)生突變，與原來一樣，所以b相對地面有向左的運(yùn)動趨勢，受到靜摩擦力Ffb方向向右，C錯(cuò)誤、D正確；剪斷右側(cè)繩的瞬間，木塊a受到的各力都沒有發(fā)生變化，A正確，B錯(cuò)誤．13．(多選)在探究靜摩擦力變化規(guī)律及滑動摩擦力變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的演示裝置，力傳感器A與計(jì)算機(jī)連接，可獲得力隨時(shí)間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在光滑水平桌面上，測力端通過細(xì)繩與一滑塊相連(調(diào)節(jié)力傳感器高度可使細(xì)繩水平)，滑塊放在較長的小車上，小車一端連接一根輕繩并跨過光滑的輕質(zhì)定滑輪系一只空沙桶(調(diào)節(jié)滑輪可使桌面上部輕繩水平)，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開力傳感器同時(shí)緩慢向沙桶里倒入沙子，小車一旦運(yùn)動起來，立即停止倒沙子，若力傳感器采集的圖象如圖乙，則結(jié)合該圖象，下列說法正確的是()A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑塊與小車之間的滑動摩擦力的大小C．可求出滑塊與小車之間的最大靜摩擦力的大小D．可判斷第50s后小車做勻速直線運(yùn)動(滑塊仍在車上)解析：選ABC．t＝0時(shí)刻，力傳感器顯示拉力為2N，則滑塊受到的摩擦力為靜摩擦力，大小為2N，由小車與空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2N，A選項(xiàng)正確；t＝50s時(shí)刻摩擦力達(dá)到最大值，即最大靜摩擦力為3.5N，同時(shí)小車啟動，說明帶有沙子的沙桶重力等于3.5N，此時(shí)摩擦力立即變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，故摩擦力突變?yōu)?N的滑動摩擦力，B、C選項(xiàng)正確；此后由于沙子和沙桶重力3.5N大于滑動摩擦力3N，故50s后小車將做勻加速運(yùn)動，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．14．(多選)如圖所示，水平地面粗糙，A、B兩同學(xué)站在地上水平推墻．甲圖中A向前推B，B向前推墻；乙圖中A、B同時(shí)向前推墻．每人用力的大小都為F，方向水平．則下列說法中正確的是()A．甲圖方式中墻受到的推力為2FB．乙圖方式中墻受到的推力為2FC．甲圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小都為FD．乙圖方式中兩位同學(xué)受到地面的摩擦力大小都為F解析：選BD．對于乙圖，墻壁在水平方向所受到人的作用力如圖(a)所示(俯視圖)，此時(shí)墻壁所受到的推力為F合＝2F.根據(jù)力的平衡可知A、B兩人受到