考點05重力彈力摩擦力(核心考點)-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)(新高考專用)_第1頁
考點05重力彈力摩擦力(核心考點)-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)(新高考專用)_第2頁
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文檔簡介

考點05重力彈力摩擦力1.3年真題考點分布題型選擇題、實驗題高考考點等效中心問題;彈接觸面類彈力的分析和計算;輕繩(輕桿)彈力的分析和計算;彈簧形變問題;摩擦力的分析和計算;摩擦力的突變問題新高考2023湖北卷11題、2022浙江春招1和4題、浙江卷2題、2021河北卷9題2.命題規(guī)律及備考策略【命題規(guī)律】近3年新高考卷對于運動的描述考查共計5次,主要考查:1.接觸面類彈力的分析和計算;2.摩擦力的分析和計算;3.彈簧類彈力的分析和計算?!緜淇疾呗浴空莆战佑|類物體彈力的有無判斷;靈活運用力的合成和分解,求解輕繩模型的“活結(jié)”、“死結(jié)”類問題;通過受力分析,判斷輕桿類模型彈力的方向,并利用受力分析求解彈力的大?。焕斫鈴椈傻纳扉L和壓縮,并利用力的平衡和胡克定律求解彈簧彈力的大??;掌握靜摩擦力的突變原因,為后面學(xué)習(xí)的板塊模型、傳送帶模型打好基礎(chǔ);理解物體間壓力產(chǎn)生的原因,便于求解滑動摩擦力?!久}預(yù)測】三大性質(zhì)力,在2024年出現(xiàn)在浙江春招和夏招的的可能性是比較大的,浙江的考試需要引起重視基礎(chǔ)概念的復(fù)習(xí)。除浙江以外的考生,三大性質(zhì)力單獨出現(xiàn)在高考卷中的概念不大。對于全國考生,三大性質(zhì)力是為了我們后面力學(xué)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),它們常常以共點力的形式出現(xiàn)在考題中,考察內(nèi)容和方式多種多樣,考生們需要引起重視。

考法1重力1.力(1)定義:力是物體與物體之間的相互作用;(2)單位:牛頓,簡稱牛,符號為N;(3)力的作用效果:①使物體發(fā)生形變;②改變物體的運動狀態(tài),即產(chǎn)生加速度;(4)力按命名方式的不同有不同分類①按效果命名:壓力、拉力、推力、向心力、動力、阻力、回復(fù)力、支持力等;②按性質(zhì)命名:重力、彈力、摩擦力(5)力的三要素:大小、方向、作用點2.力的圖示和力的示意圖(1)力的圖示:力可以用帶箭頭的線段表示,線段的長短表示力的大小,線段的指向表示力的方向,箭尾(或箭頭)表示力的作用點,線段所在的直線叫力的作用線,這種表示力的方法,叫力的圖示.(2)力的示意圖:只需畫出力的作用點和方向,表示物體在這個方向上受到了力.二、重力1.重力(1)產(chǎn)生:由于地球的吸引而使物體受到的力,重力的施力物體是地球。(2)大小:重力G的大小跟物體的質(zhì)量m成正比,即G=mg,式中的g取9.8m/s2,叫重力加速度.重力的大小可以用彈簧測力計測出,(3)方向:重力總是豎直向下的,和水平面垂直,不一定和接觸面垂直,不一定指向地心.(4)作用點:重心①一個物體的各部分都受到重力的作用,從效果上看,我們可以認為各部分受到的重力作用集中于一點,這一點叫物體的重心;②物體的重心不一定在物體上。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心上;質(zhì)量分布不均勻的物體的重心既與物體的形狀有關(guān),又與質(zhì)量的分布有關(guān);③對于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的薄板物體,可采用懸掛法來確定物體的重心,如圖所示四種基本相互作用【典例1】(2022·浙江·統(tǒng)考高考真題)如圖所示,公園里有一仿制我國古代欹器的U形水桶,桶可繞水平軸轉(zhuǎn)動,水管口持續(xù)有水流出,過一段時間桶會翻轉(zhuǎn)一次,決定桶能否翻轉(zhuǎn)的主要因素是()A.水桶自身重力的大小 B.水管每秒出水量的大小C.水流對桶撞擊力的大小 D.水桶與水整體的重心高低【答案】D【詳解】水管口持續(xù)有水流出而過一段時間桶會翻轉(zhuǎn)一次,說明主要原因是裝的水到一定量之后,導(dǎo)致水桶與水整體的重心往上移動,豎直向下的重力作用線偏離中心轉(zhuǎn)軸,導(dǎo)致水桶不能穩(wěn)定平衡,發(fā)生翻轉(zhuǎn),故選D。1.(2023·浙江溫州·樂清市知臨中學(xué)??寄M預(yù)測)如圖所示,光滑小球A左邊靠著豎直墻壁B,右邊靠著桌沿處于靜止狀態(tài),則關(guān)于小球A的受力下列說法正確的是()

A.墻對A的作用力一定過A的重心B.桌沿C對A的作用力一定過A的重心C.A的重力一定過A的重心D.A球的重心一定在球心【答案】C【詳解】ABD.墻對A的作用力和桌沿C對A的作用力都過球心,重心不一定在球心,故ABD錯誤;C.重心是重力的等效作用點,所以重力一定過A的重心,故C正確。故選C。2.(2022·上?!ざ#┮毁|(zhì)量分布均勻的物塊用兩根輕繩吊起處于靜止狀態(tài),合理的是(

)A.B.C. D.【答案】D【詳解】質(zhì)量分布均勻的物塊的中心在其幾何中心,物體受到重力、兩根繩子的拉力作用下處于靜止狀態(tài),故三個力屬于共點力,則三個力的作用線必交于一點,根據(jù)圖象可知,只有D選項的三個力相較于一點,故D正確,ABC錯誤。故選D??挤?彈力一、彈力彈性形變形變:物體在力的作用下形狀或體積會發(fā)生改變,這種變化叫形變;彈性形變:有些物體在形變后撤去作用力時能夠恢復(fù)原狀,這種形變叫彈性形變;(3)彈性限度:如果外力使物體在形變過程中超過一定限度,在撤去外力后形變不能完全恢復(fù),這個限度就叫彈性限度彈力彈力:發(fā)生彈性形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力;彈力產(chǎn)生的條件:①物體間直接接觸;②接觸處發(fā)生彈性形變(3)五種常見模型中彈力的方向胡克定律內(nèi)容:彈簧發(fā)生彈性形變時,彈力的大小F與彈簧的形變量成正比;公式:F=kx理解:①k:彈簧的勁度系數(shù),單位:N/m,生活中說的彈簧的軟硬,指的是彈簧的勁度系數(shù),彈簧的進度系數(shù)只與彈簧本身有關(guān),一般情況下,彈簧不一樣,勁度系數(shù)不同;②x:彈簧的形變量,包括伸長量和壓縮量。二、小結(jié):彈力的分析與計算(1)彈力有無的判斷“三法”假設(shè)法思路假設(shè)將與研究對象接觸的物體解除接觸,判斷研究對象的運動狀態(tài)是否發(fā)生改變.若運動狀態(tài)不變,則此處不存在彈力;若運動狀態(tài)改變,則此處一定存在彈力例證圖中細線豎直、斜面光滑,因去掉斜面體,小球的狀態(tài)不變,故小球只受細線的拉力,不受斜面的支持力替換法思路用細繩替換裝置中的桿件,看能不能維持原來的力學(xué)狀態(tài).如果能維持,則說明這個桿提供的是拉力;否則,提供的是支持力例證圖中輕桿AB、AC,用繩替換桿AB,原裝置狀態(tài)不變,說明桿AB對A施加的是拉力;用繩替換桿AC,原狀態(tài)不能維持,說明桿AC對A施加的是支持力狀態(tài)法思路由運動狀態(tài)分析彈力,即物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)相符合,依據(jù)物體的運動狀態(tài),由二力平衡(或牛頓第二定律)列方程,求解物體間的彈力例證升降機以a=g加速下降時物體不受底板的彈力作用(2)彈力方向的判斷①根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷.②根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向.(3)計算彈力大小的三種方法①根據(jù)胡克定律進行求解.②根據(jù)力的平衡條件進行求解.③根據(jù)牛頓第二定律進行求解.【典例2】(2023·湖北·??寄M預(yù)測)如圖所示,橫截面為四分之一圓、質(zhì)量為M的柱體B放在粗糙水平地面上,一豎直固定的擋板與柱體最左側(cè)相切,質(zhì)量為m的小球a恰能靜止在擋板和柱體之間,現(xiàn)拿走小球a,將質(zhì)量為m、但密度比小球a小的小球b貼著擋板輕輕放到柱體B上。小球與擋板、小球與柱體之間無摩擦力。下列說法正確的是()A.小球b對擋板的壓力大于小球a對擋板的壓力B.小球b對柱體的壓力大于小球a對柱體的壓力C.地面對柱體的支持力不變D.柱體受到地面的摩擦力不變【答案】C【詳解】AB.以小球a為研究對象,受力分析如圖甲所示,由力的平衡條件可知擋板與柱體對小球a作用力的合力與小球a的重力大小相等、方向相反,小球b與小球a相比,質(zhì)量不變、體積增加,則柱體圓心和小球球心的連線與豎直方向的夾角減小,由力的平行四邊形定則和牛頓第三定律可知,小球b對擋板的壓力小于小球a對擋板的壓力,小球b對柱體的壓力小于小球a對柱體的壓力,故AB錯誤;CD.以小球和柱體整體為研究對象,受力分析如圖乙所示,水平方向上有豎直方向上有由于減小,則柱體所受地面的摩擦力減小,由于兩小球質(zhì)量相等,則地面對柱體的支持力不變,故C正確,D錯誤。故選C?!镜淅?】(2023·全國·模擬預(yù)測)水平橫梁一端插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪,輕繩的一端固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一重力為的重物,,如圖所示,則滑輪受到輕繩的作用力的大小為()A. B. C. D.【答案】C【詳解】由題意可得,對繩B點受力分析如圖滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖中兩段繩中拉力F1和F2的合力F,因同一根繩張力處處相等,大小都等于物體的重力,即為F1=F2=G=100N用平行四邊形定則作圖,由于拉力F1和F2的夾角為120°,則由幾何知識得F=100N,所以滑輪受繩的作用力為100N。故選C?!镜淅?】(2023·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖所示,在傾角為的光滑固定斜面上有兩個用輕彈簧連接的物塊A和B,它們的質(zhì)量分別為和,彈簧的勁度系數(shù)為,在外力的作用下系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。已知彈簧始終處于彈性限度內(nèi),重力加速度為,則(

)A.外力的大小為B.彈簧的形變量為C.若外力的大小為,則A、B相對靜止向上加速時,彈簧彈力的大小為D.若外力的大小為,則A、B相對靜止向上加速時,物塊B的加速度大小為【答案】C【詳解】A.對物塊A和B整體受力分析,由平衡條件可得,外力的大小為A錯誤;B.對物塊B受力分析,由平衡條件可得,彈簧的彈力為則彈簧的形變量為B錯誤;CD.對物塊A和B整體受力分析,由牛頓第二定律,可得物塊A和B的加速度大小為對物塊B受力分析,由牛頓第二定律可得,彈簧彈力的大小為,C正確,D錯誤。故選C。1.(2023·江蘇南京·??寄M預(yù)測)如圖所示,一高考倒計時牌通過一根輕繩懸掛在定滑輪上。掛上后發(fā)現(xiàn)倒計時牌是傾斜的,已知∠AOB=90°,計時牌的重力大小為G。不計一切摩擦,則平衡時繩OB中的張力大小為()A. B. C. D.G【答案】A【詳解】將重力沿OB、OA繩的方向分解,如圖所示因不計一切摩擦,則,,則故選A。2.(2023·江西上饒·統(tǒng)考一模)筷子是中國人必備的餐具之一,“筷”諧音“快”,寓意“快樂一生”.如圖所示,某人用甲、乙兩根筷子夾住一個小球,甲傾斜,乙始終豎直。在豎直平面內(nèi),甲與豎直方向的夾角為θ,筷子與小球間的摩擦很小,可以忽略不計,小球質(zhì)量一定,隨著θ緩慢增大,小球始終保持靜止。下列說法正確的是(

)A.筷子甲對小球的彈力是因為小球發(fā)生了形變 B.筷子乙對小球的彈力不變C.兩根筷子對小球的彈力都減小 D.兩根筷子對小球的合力增大【答案】C【詳解】A.筷子甲對小球的彈力是因為筷子甲發(fā)生了形變,A錯誤;BC.對小球受力分析如圖則有,,θ角增大過程中F甲、F乙均減小,B錯誤、C正確;D.兩根筷子對小球的合力總等于小球的重力,不變,D錯誤。故選C。3.(多選)(2023·全國·模擬預(yù)測)如圖甲所示,一個輕質(zhì)彈簧下端固定,彈簧正上方有個質(zhì)量為0.2kg的小球由靜止下落,小球一直沿豎直方向運動,小球所受彈力F與其位移x的關(guān)系如圖乙。彈簧一直處于彈性限度內(nèi),重力加速度大小取10m/s2。則下列說法正確的是()A.彈簧的勁度系數(shù)為133.3N/mB.該過程中加速度的最大值為20m/s2C.小球的位移為1.5cm時,速度最大D.小球的位移為2.5cm時,速度最大【答案】BD【詳解】A.由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為,故A錯誤;B.小球未壓縮彈簧時加速度為重力加速度,壓縮彈簧后,當(dāng)彈力最大時加速度最大,此時的加速度為,故該過程中加速度的最大值為20m/s,故B正確;CD.當(dāng)彈力與重力相等時,小球的加速度為零,速度最大,此時,解得此時的位移為,故C錯誤,D正確。故選BD??挤?摩擦力一、靜摩擦力與滑動摩擦力項目名稱靜摩擦力滑動摩擦力定義兩相對靜止的物體間的摩擦力兩相對運動的物體間的摩擦力產(chǎn)生條件①接觸面粗糙②接觸處有壓力③兩物體間有相對運動趨勢①接觸面粗糙②接觸處有壓力③兩物體間有相對運動大小0<Ff≤Ffm(最大靜摩擦力率大于滑動摩擦力)Ff=μFN方向與受力物體相對運動趨勢的方向相反與受力物體相對運動的方向相反作用效果總是阻礙物體間的相對運動趨勢總是阻礙物體間的相對運動二、摩擦力的分析與計算1.靜摩擦力的有無和方向的判斷方法(1)假設(shè)法:利用假設(shè)法判斷的思維程序如下:(2)狀態(tài)法:先判斷物體的狀態(tài)(即加速度的方向),再利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小及方向.(3)牛頓第三定律法:先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向,再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向.2.靜摩擦力大小的計算(1)物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速運動),利用力的平衡條件來判斷靜摩擦力的大小.(2)物體有加速度時,若只有靜摩擦力,則Ff=ma.若除靜摩擦力外,物體還受其他力,則F合=ma,先求合力再求靜摩擦力.3.滑動摩擦力大小的計算滑動摩擦力的大小用公式Ff=μFN來計算,應(yīng)用此公式時要注意以下幾點:(1)μ為動摩擦因數(shù),其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān);FN為兩接觸面間的正壓力,其大小不一定等于物體的重力.(2)滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān).三、小結(jié):方法歸納(1)分析技巧①在分析兩個或兩個以上物體間的相互作用時,一般采用整體法與隔離法進行分析.②要注意靈活應(yīng)用相對運動趨勢法、假設(shè)法、狀態(tài)法和轉(zhuǎn)換法判斷靜摩擦力的方向.2.摩擦力的計算①在確定摩擦力的大小之前,首先分析物體所處的狀態(tài),分清是靜摩擦力還是滑動摩擦力.②滑動摩擦力有具體的計算公式,而靜摩擦力要借助其他公式,如:利用平衡條件列方程或牛頓第二定律列方程等.③“Ff=μFN”中FN并不總是等于物體的重力.【典例5】(2023·全國·二模)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置研究摩擦力的變化情況。水平光滑的實驗臺上固定著一個力傳感器,力傳感器與一質(zhì)量為3.5kg的物塊用輕繩連接,物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉長木板,傳感器記錄的圖像如圖乙所示。取重力加速度大小,下列說法正確的是()A.當(dāng)長木板相對物塊滑動后,必須向左做勻速直線運動B.向左拉長木板的力的大小與時間的關(guān)系圖線和圖乙中的曲線一定相同C.物塊受到的滑動摩擦力大小約為10ND.物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)約為0.2【答案】D【詳解】A.分析可知開始時物塊受到靜摩擦力作用,后長木板與物塊間發(fā)生相對滑動,此時物塊受到的是滑動摩擦力,大小與是否勻速運動無關(guān),A錯誤;B.當(dāng)長木板相對物塊滑動前,根據(jù)平衡條件可知拉力隨時間的變化關(guān)系和圖乙相同,但相對滑動后,拉力的大小與物塊受到的摩擦力大小無關(guān),B錯誤;C.根據(jù)乙圖可知,物塊受到的最大靜摩擦力約為,滑動摩擦力約為,C錯誤;D.根據(jù)滑動摩擦力公式有,,解得D正確。故選D?!镜淅?】(2023·全國·高三專題練習(xí))如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,從t=0時刻開始以初速度v0沿水平地面向右滑行,同時受到一個水平向左的恒力F=1N的作用,取向右為正方向,該物體受到的摩擦力f隨時間變化的圖像是下列圖中的(g取10m/s2)()A.B.C. D.【答案】A【詳解】開始物體受到水平向左的滑動摩擦力,物體速度減為0后,所以物體受到水平向右的靜摩擦力,故選A。【典例7】(多選)(2022·山東·模擬預(yù)測)如圖所示,以速度v逆時針勻速轉(zhuǎn)動的足夠長的傳送帶與水平面的夾角為θ,現(xiàn)將一個質(zhì)量為m的小木塊輕輕地放在傳送帶的上端,小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,則下列選項中能夠正確地描述小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的圖線是()A.B.C. D.【答案】AB【詳解】ABCD.木塊放在傳送帶上端時,傳送帶的速度大于木塊的速度,木塊受到沿斜面向下的摩擦力,此時木塊的加速度為當(dāng)木塊與傳送帶共速之后,若木塊受到的摩擦力與重力沿斜面的分力滿足木塊還將繼續(xù)向下加速,其加速度為若木塊受到的摩擦力與重力沿斜面的分力滿足,木塊將于傳送帶一起做勻速直線運動,AB正確,CD錯誤。故選AB?!镜淅?】(2023.全國模擬)如圖所示,粗糙長木板l的一端固定在鉸鏈上,木塊放在木板上,開始時木板處于水平位置.當(dāng)木板向下轉(zhuǎn)動,θ角逐漸增大的過程中,摩擦力Ff的大小隨θ角變化最有可能的是()【答案】B【解析】當(dāng)Ff為靜摩擦力時Ff=mgsinθ,即Ff按正弦規(guī)律變化;當(dāng)木塊滑動后Ff為滑動摩擦力,F(xiàn)f=μFN=μmgcosθ,即Ff按余弦規(guī)律變化,故選項B正確.1.(2023·湖南·模擬預(yù)測)圖甲是一種榫卯連接構(gòu)件。相互連接的兩部分P、Q如圖乙所示。圖甲中構(gòu)件Q固定在水平地面上,榫、卯接觸面間的動摩擦因數(shù)均為,沿P的軸線用大小為F的力才能將P從Q中拉出。若各接觸面間的彈力大小均為,滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小相等,則的大小為()A. B. C. D.【答案】A【詳解】有6個接觸面間存在摩擦,所以解得故選A。2.(2023·高三課時練習(xí))如圖所示,質(zhì)量為的物體A拴在一個被水平拉伸的彈簧一端,彈簧的拉力為時,物體處于靜止狀態(tài)。若小車以的加速度向右加速運動(?。瑒t()A.物體A受到的彈簧拉力不變 B.物體相對小車向左運動C.物體A相對小車向右運動 D.物體A受到的摩擦力增大【答案】A【詳解】由題意得彈簧的拉力為時,物體處于靜止狀態(tài),此時物體受到的摩擦力大小為,且為靜摩擦力,方向水平向左;故物體A與平板車的上表面間的最大靜摩擦力若小車以的加速度向右加速運動,物體A運動需要的合力為可知此時平板車對物體A的摩擦力為,方向向右,且為靜摩擦力,所以物體A相對于車仍然靜止,受到的彈簧拉力不變,受到的摩擦力減小,故A項正確,BCD項錯誤。故選A。3.(2023·全國·高三專題練習(xí))如圖所示,把一重為G的物體,用一水平方向的推力F=kt(k為恒量,t為時間)壓在豎直的足夠高的平整墻上,從t=0開始物體所受的摩擦力F隨t的變化關(guān)系是下圖中的()A.B.C. D.【答案】B【詳解】物體在豎直方向上只受重力G和摩擦力Ff的作用,由于Ff從零開始均勻增大,開始一段時間Ff<G,物體加速下滑;當(dāng)Ff=G時,物體的速度達到最大值;之后Ff>G,物體向下做減速運動,直至減速為零。在整個運動過程中,摩擦力為滑動摩擦力,其大小為Ff=μFN=μF=μkt即Ff與t成正比,是一條過原點的傾斜直線。當(dāng)物體速度減為零后,滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力,其大小Ff=G,所以物體靜止后的圖線為平行于t軸的直線。故選B?!净A(chǔ)過關(guān)】1.(2023·山東日照·統(tǒng)考三模)在力學(xué)中,物體間的相互作用抽象為力的概念。下列有關(guān)力的說法,正確的是()A.物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化,所受合力的大小一定變化B.重心可以看作是物體所受重力的作用點C.桌面上的書本受到向上的支持力,是因為書本發(fā)生了形變D.爬桿表演時,雜技演員沿豎直桿勻速上爬,受到的摩擦力方向豎直向下【答案】B【詳解】A.力是改變物體運動狀態(tài)的原因,力可以是恒力也可以是變力,故A錯誤;B.重心是重力的等效作用點,可以看作是物體所受重力的作用點,故B正確;C.桌面上的書本受到向上的支持力,是因為桌面發(fā)生了形變,故C錯誤;D.爬桿表演時,雜技演員沿豎直桿勻速上爬,演員受到重力和摩擦力,二力平衡,所以摩擦力方向豎直向上,故D錯誤。故選B。2.(2023·浙江紹興·統(tǒng)考二模)如圖是五一假期小姚在某景區(qū)看到的“天壺”,巨大的茶壺懸在空中,正源源不斷的往外出水,祈愿財源滾滾,福壽綿綿,下列說法正確的是()A.靠水流的反沖力支撐壺體 B.壺的重心一定在水流的延長線上C.水流越大,壺體會升得越高 D.研究壺體受力時,不能把它當(dāng)作質(zhì)點【答案】D【詳解】AC.巨大的茶壺懸在空中不是靠水流的反沖力支撐壺體,而是從茶壺里流出的水包圍著一根支撐柱,支撐柱支撐壺體,壺體的高度是一定的,與水流無關(guān),故AC錯誤;B.壺的重心不在水流的延長線上,故B錯誤;D.研究壺體受力時,壺體的形狀大小不能忽略不計,不能把它當(dāng)作質(zhì)點,故D正確。故選D。3.(2023·陜西·統(tǒng)考二模)在港珠澳大橋建設(shè)中,將數(shù)根直徑為22米、高為40.5米的空心鋼筒打入海底圍成人工島,創(chuàng)造了快速筑島的世界紀錄。一根鋼筒的重力為G,由起重機用8根對稱分布的、長為22米的鋼索將其吊起,處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()A.鋼筒受到8個力的作用B.每根鋼索受到的拉力大小為C.鋼筒的重心可能在鋼筒上D.若將鋼筒加速吊起,則鋼筒處于失重狀態(tài)【答案】B【詳解】A.鋼筒受到重力和8根鋼索的拉力共9個力作用,故A錯誤;B.設(shè)每根鋼索與豎直方向夾角為,則有可得設(shè)每根鋼索的拉力大小為,鋼筒處于靜止狀態(tài),則由平衡條件有解得,可知每根鋼索受到的拉力大小為,故B正確;C.鋼筒空心,它的重心一定不在鋼筒上,故C錯誤;D.若將鋼筒加速吊起,鋼筒的加速度方向向上,則鋼筒處于超重狀態(tài),故D錯誤。故選B。4.(2023·湖南·模擬預(yù)測)2023年春節(jié),為增加節(jié)日的喜慶氣氛,某街道兩旁用如圖所示的裝置掛上了大紅燈籠。、為輕繩,OA與豎直墻壁的夾角為53°,OB為輕彈簧,彈簧的勁度系數(shù)為1000N/m,彈簧處于水平方向上,已知燈籠質(zhì)量為,,重力加速度大小g取,則下列說法正確的是()A.彈簧可能處于拉伸狀態(tài),也可能處于壓縮狀態(tài)B.彈簧和輕繩OA對O點的作用力大小為30NC.彈簧的形變量為8cmD.輕繩OA上的彈力大小為50N【答案】C【詳解】A.以O(shè)點為研究對象,輕繩OC對O點的拉力方向豎直向下,輕繩OA對O點的拉力方向沿OA方向指向左上方,根據(jù)共點力的平衡條件可得,彈簧對O點的彈力方向應(yīng)該為水平向右,所以彈簧應(yīng)處于壓縮狀態(tài),選項A錯誤;B.彈簧和輕繩OA對O點的作用力大小與輕繩OC對O點豎直向下的拉力大小相等,方向相反,輕繩OC對O點豎直向下的拉力大小等于燈籠重力大小,即選項B錯誤;CD.根據(jù)共點力的平衡條件和力的正交分解可得,水平方向上有豎直方向上有兩式聯(lián)立解得輕繩OA上的彈力為彈簧的形變量為,選項C正確,D錯誤。故選C。5.(2023·山東淄博·山東省淄博第一中學(xué)校聯(lián)考二模)如圖所示,某同學(xué)將一輕質(zhì)彈簧一端固定在豎直擋板上,另一端與物塊連接,物塊置于水平面上,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為,彈簧與地面平行。改變物塊在水平面上的位置,發(fā)現(xiàn)物塊只能在A、B兩點間保持靜止,測得A、B兩點到豎直擋板的距離分別為、,物塊的質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則該彈簧的勁度系數(shù)為()A. B.C. D.【答案】A【詳解】根據(jù)題意,設(shè)彈簧的原長為,勁度系數(shù)為,在點時,有在點時,有聯(lián)立解得故選A。6.(2023·浙江·模擬預(yù)測)如圖所示,幾根圓木堆放在水平面上,其中圓木P與地面和其他圓木的接觸點分別為M、N,下列說法正確的是()A.圓木P在N處受到的支持力豎直向上B.圓木P在N處受到的支持力垂直于圓木P向上C.圓木P在M處受到的靜摩擦力垂直于MN斜向左上方D.圓木P在M處受到的支持力垂直于圓木P向上【答案】B【詳解】AB.圓木P在N處受到的支持力垂直于圓木斜向上,故A錯誤;B正確;C.圓木P在M處受到的靜摩擦力與地面平行,故C錯誤;D.圓木P在M處受到的支持力垂直于地面豎直向上,故D錯誤。故選B。7.(2023·廣東·模擬預(yù)測)一些巧妙的工業(yè)設(shè)計能極大地為人們的生活提供便利。如圖是豎直放置的某款可調(diào)角度的簡便磨刀器,該磨刀器左右兩側(cè)對稱,通過調(diào)整磨刀角度可以使該磨刀器的兩側(cè)面與刀片尖端的兩側(cè)面緊密貼合,就可以輕松滿足家庭日常的各種磨刀需求。關(guān)于在使用磨刀器的過程中,下列說法正確的是()

A.向后輕拉刀具,磨刀器受到的摩擦力向前B.若水平勻速向后拉動刀具,則磨刀器對刀具的作用力豎直向上C.加速后拉刀具,刀具受到的摩擦力小于磨刀器受到的摩擦力D.對同一把刀具在豎直方向上施加相同壓力時,磨刀器的夾角越小,越難被拉動【答案】D【詳解】A.磨刀過程中,向后輕拉刀具,刀具受到的摩擦力的合力向前,根據(jù)牛頓第三定律,磨刀器受到的摩擦力向后,故A錯誤;B.若水平勻速向后拉動刀具,從兩個方向看,受力分析如圖示

磨刀器對刀具的作用力是指兩個接觸面的支持力與摩擦力的合力,方向應(yīng)向前方偏上,故B錯誤;C.根據(jù)牛頓第三定律可知,刀具受到的摩擦力等于磨刀器受到的摩擦力,故C錯誤;D.刀具對磨刀器正壓力的兩分力夾角應(yīng)為磨口角的補角,故磨刀器的夾角越小,正壓力的兩分力夾角越大,當(dāng)施加相同的正壓力時,則兩分力越大,故拖動時的滑動摩擦力越大就越難被拉動,故D正確。故選D。8.(2023·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測)當(dāng)今物流業(yè)相當(dāng)發(fā)達,貨車貨運功不可沒。如圖所示,司機為方便卸貨,在距水平地面的高度為的車廂底部與地面之間用長度為的木板搭建了一個斜面。若貨物恰好能沿木板勻速下滑,則貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為()A. B. C. D.【答案】A【詳解】根據(jù)題意,設(shè)貨物的質(zhì)量為,木板的傾角為,貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為,對貨物,根據(jù)物體的平衡條件有又有,解得故選A。9.(2023·湖北·模擬預(yù)測)一長方形木板放置在水平地面上,在長方形木板的上方有一條狀豎直擋板,擋板的兩端固定于水平地面上,擋板與木板不接觸?,F(xiàn)有一個方形物塊在木板上沿擋板以速度運動,同時方形木板以大小相等的速度向左運動,木板的運動方向與豎直擋板垂直,已知物塊跟豎直擋板和水平木板間的動摩擦因數(shù)分別為和,物塊的質(zhì)量為,則關(guān)于物塊所受摩擦力說法正確的是()A.豎直擋板對物塊的摩擦力大小0B.豎直擋板對物塊的摩擦力大小C.只增大木板向左運動的速度,豎直擋板對物塊的摩擦力將變小D.只增大物塊沿擋板運動的速度,木板對物塊的摩擦力將增大【答案】B【詳解】D.根據(jù)題意可知,物塊與木板之間的彈力的大小等于物塊的重力,由公式可知,木板對物塊的摩擦力為只增大物塊沿擋板運動的速度,木板對物塊的摩擦力不變,故D錯誤;AB.根據(jù)題意,物體相對于木板的運動方向如圖所示根據(jù)運動的合成和分解規(guī)律可知,解得由平衡條件可知,擋板對物體的支持力為豎直擋板對物塊的摩擦力大小,故A錯誤,B正確;C.結(jié)合AB分析可知,只增大木板向左運動的速度,增大,則增大,豎直擋板對物塊的摩擦力將變大,故C錯誤。故選B。10.(多選)(2023·甘肅甘南·??级#┤鐖D所示,A、B兩球完全相同,質(zhì)量均為m,兩球可視為質(zhì)點,用三根完全相同的輕彈簧固連著,在水平拉力F下均處于靜止狀態(tài),k1彈簧位于豎直方向,則有關(guān)說法正確的是()

A.B球必受四個力作用 B.k2、k3彈簧長度一樣長C.k3彈簧沒有發(fā)生形變 D.k2彈簧最長【答案】CD【詳解】A.因k1彈簧位于豎直方向,A球受力平衡,故k3彈簧沒有拉力,則B球受重力、k2彈簧的拉力、水平拉力F三個力作用,故A錯誤;B.k3彈簧沒有拉力沒有發(fā)生形變,故k2彈簧長度大于k3彈簧長度,故B錯誤;C.對A球受力分析,k1彈簧位于豎直方向,說明k3彈簧沒有拉力沒有發(fā)生形變,故C正確;D.A球受重力、k1彈簧拉力,由平衡條件得,B球受重力、k2彈簧的拉力、水平拉力F三個力作用,在豎直方向上由平衡條件得,,故k2彈簧最長,故D正確;故選CD?!灸芰μ嵘?.(2023·浙江金華·模擬預(yù)測)筷子是中華飲食文化的標志之一、如圖所示,用筷子夾質(zhì)量為m的小球處于靜止,筷子均在豎直平面內(nèi),且筷子甲與豎直方向的夾角為,乙始終豎直。忽略小球與筷子之間的摩擦,重力加速度為g。下列說法正確的是()

A.筷子對小球的合力大于重力B.筷子甲對小球的彈力是因為小球發(fā)生了形變C.減小,乙和甲對小球的彈力都增大D.增加(不超過),甲對小球的彈力先減小后增大【答案】C【詳解】A.由于小球處于靜止狀態(tài),兩只筷子對小球的合力大小等于小球的重力大小,故A錯誤;B.筷子甲對小球的彈力是因為筷子發(fā)生了形變,故B錯誤;CD.對小球受力分析可知,小球受重力和兩筷子的作用力,根據(jù)平衡條件可知:

,,解得,,隨著減小,,都在增大,故D錯誤,C正確。故選C。2.(2021·浙江舟山·??寄M預(yù)測)如圖所示,足夠長的傳送帶與水平面夾角為θ,以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊,小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ>tanθ,則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關(guān)系的是()A.B.C. D.【答案】C【詳解】初狀態(tài)時,重力的分力與摩擦力均沿著斜面向下,且都是恒力,所以物體先沿斜面勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律可得解得加速度為當(dāng)小木塊的速度與傳送帶速度相等時,由μ>tanθ知木塊與傳送帶一起勻速下滑,圖像的斜率表示加速度,可知第一段是傾斜的直線,第二段是平行時間軸的直線。故選C。3.(2022·上海楊浦·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖所示,水平地面上有重力均為40N的A、B兩木塊,它們之間夾有被壓縮了2.0cm的輕質(zhì)彈簧,已知彈簧的勁度系數(shù)k=400N/m,兩木塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)均為0.25,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?,F(xiàn)用F=10N的水平力推木塊B,假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,則力F作用后()A.木塊A所受靜摩擦力大小為10N B.木塊B所受靜摩擦力大小為2.0NC.木塊B所受靜摩擦力為0 D.彈簧的壓縮量變?yōu)?.5cm【答案】B【詳解】A.對木塊A受力分析可知,在水平方向上受到水平向左的彈力,及水平向右的摩擦力,根據(jù)胡克定律可知木塊A的最大靜摩擦力為由于,則木塊A保持靜止,所以木塊A所受靜摩擦力大小為8N,A錯誤;BC.對木塊B受力分析可知,在水平方向上受到水平向右的彈力,及水平向右的摩擦力,及向左的推力,根據(jù)平衡條件可知,木塊B所受靜摩擦力大小為,解得,B正確;C錯誤;D.由于木塊A、B的摩擦力都沒達到最大靜摩擦力,所以都保持靜止,則彈簧的壓縮量保持不變,D錯誤。故選B。4.(2023·湖北·統(tǒng)考三模)如圖所示,原長L=40cm的輕質(zhì)彈簧放置在光滑的直槽內(nèi),彈簧的一端固定在槽的O端,另一端連接一小球,該裝置可從水平位置開始繞O點緩慢地轉(zhuǎn)到豎直位置,彈簧的形變始終在其彈性限度內(nèi)。在轉(zhuǎn)動過程中,發(fā)現(xiàn)小球離原水平面的高度不斷增大,則該裝置轉(zhuǎn)到豎直位置時小球離開原水平面的高度不可能為(

)A.10cm B.20cm C.25cm D.30cm【答案】A【詳解】設(shè)小球的質(zhì)量為,彈簧的勁度系數(shù)為,當(dāng)光滑直槽轉(zhuǎn)到與水平方向夾角為時,小球的高度為,由于小球始終處于平衡狀態(tài),因此有而當(dāng)直槽轉(zhuǎn)至豎直位置時有聯(lián)立解得當(dāng)時,推動過程中小球高度隨增大不斷增大,解得即可得取值范圍為故選A。5.(2023·全國·模擬預(yù)測)如圖甲所示,輕質(zhì)彈簧的下端固定在傾角為的固定光滑斜面的底部,在彈簧的上端從靜止開始釋放的滑塊,滑塊的加速度與彈簧壓縮量間的關(guān)系如圖乙所示。重力加速度大小取,彈簧的彈性勢能可表示為,為彈簧的勁度系數(shù),為彈簧的形變量,則()A.斜面的傾角 B.彈簧的勁度系數(shù)為C.滑塊速度最大時,彈簧的彈性勢能為 D.滑塊最大的動能為【答案】BC【詳解】A.當(dāng)彈簧壓縮量時,解得,故A錯誤;B.當(dāng)彈簧壓縮量為時,,則,解得,故B正確;C.在圖像中,當(dāng)時,,此時滑塊速度最大,此時克服彈力做功等于彈性勢能的增加量,即,故C正確;D.滑塊速度最大時,動能最大,由能量守恒得,則滑塊的最大動能為,故D錯誤。故選BC。6.(2023·甘肅張掖·甘肅省張掖中學(xué)統(tǒng)考三模)如圖所示,P是斜面的一點,斜面上P點以下部分粗糙,P點上方部分是光滑的。A、B兩滑塊(看作質(zhì)點)緊靠在一起,在沿斜面向上的恒力F作用下,從斜面底部由靜止開始上滑。滑過P點前A、B間的彈力為,過P點之后A、B間彈力為,已知兩滑塊與斜面上P點以下部分的動摩擦因數(shù)相同,則下列正確的是()A. B.C. D.A對B的彈力是A的形變而產(chǎn)生的【答案】AD【詳解】ABC.令斜面傾角為,A、B質(zhì)量分別為m1、m2,滑塊在P點下方時,對A、B整體分析有對A分析有,解得滑塊在P點上方時,對A、B整體分析有對A分析有解得,可知,A正確,BC錯誤;D.根據(jù)彈力的產(chǎn)生條件可知,A對B的彈力是A的形變而產(chǎn)生的,D正確。故選AD。7.(2023·全國·模擬預(yù)測)如圖所示,兩個可視為質(zhì)點的小球A、B通過固定在O點的光滑滑輪用輕繩相連,小球A置于光滑半圓柱上,小球B用水平輕繩拉著,水平輕繩另一端系于豎直板上,兩球均處于靜止狀態(tài)。已知O點在半圓柱橫截面圓心O1的正上方,OA與豎直方向成30°角、其長度與半圓柱橫截面的半徑相等,OB與豎直方向成60°角,則()A.輕繩對球A的拉力與球A所受彈力的合力大小相等B.輕繩對球A的拉力與半網(wǎng)柱對球A的彈力大小不相等C.輕繩AOB對球A的拉力與對球B的拉力大小之比為:D.球A與球B的質(zhì)量之比為2:1【答案】D【詳解】設(shè)輕繩中拉力為T,球A受力如圖A.所受彈力為繩對A的拉力和半圓對球A的彈力的合力,與重力等大反向,大于T,故A錯誤;B.受力分析可得,解得,故B錯誤;C.細線對A的拉力與對球B的拉力都等于T,故C錯誤;D.對球B:,,,解得,故D正確。故選D。8.(2023·廣東清遠·校考模擬預(yù)測)如圖所示,一粗糙木板上端有固定的光滑定滑輪,一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊M,另一端與木板上的物塊N相連,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),木板與豎直方向的夾角為θ?,F(xiàn)以定滑輪輪心O為旋轉(zhuǎn)的軸心,緩慢增大木板與豎直方向的夾角,直到木板水平。已知物塊M始終保持靜止,則在木板轉(zhuǎn)動過程中()

A.細繩的拉力一直減小B.細繩的拉力一直增大C.物塊N所受木板的摩擦力可能先減小后增大D.物塊N所受木板的摩擦力可能先增大后減小【答案】C【詳解】AB.物塊M始終保持靜止,故細繩的拉力大小不變,AB錯誤;CD.如果最初物塊N的重力沿木板面向下的分力大于細繩的拉力,則物塊N受到木板的摩擦力開始時沿木板面向上,當(dāng)木板轉(zhuǎn)動至水平位置時,物塊N受到的摩擦力水平向右,此情況下,在木板轉(zhuǎn)動過程中,物塊N所受木板的摩擦力先減小后增大,C正確,D錯誤。故選C。9.(2023·湖北·模擬預(yù)測)如圖所示,P為光滑定滑輪,O為光滑輕質(zhì)動滑輪,輕繩跨過滑輪,左端與物體A相連,右端固定在桿Q上,重物B懸掛在動滑輪上。將A置于靜止在粗糙水平面的斜面體上,輕繩段與斜面平行,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若將桿Q向右移動一小段距離,斜面體與物體A仍保持靜止狀態(tài),待動滑輪靜止后,下列說法正確的是()

A.輕繩中拉力減小B.物體A與斜面體之間的摩擦力一

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