2019届高考物理练习专题二相互作用.pdf

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1、专题二相互作用 考点 1 常见的几种力 1.2018 宁夏银川一中检测 多选 两个中间有孔的质量为M 的小球用一轻弹簧相连,套在一水 平光滑横杆上 .两个小球下面分别连一轻弹簧.两轻弹簧下端系在同一质量为m 的小球上 ,如 图所示 .已知三根轻弹簧的劲度系数都为k,三根轻弹簧刚好构成一个等边三角形.则下列判断 正确的是() A.水平横杆对质量为M 的小球的支持力为Mg+mg B.连接质量为m 小球的轻弹簧的弹力为 ? 3 C.连接质量为m 小球的轻弹簧的伸长量为 3 3? mg D.套在水平光滑横杆上的轻弹簧的形变量为 3 6? mg 2.如图所示 ,一直杆倾斜固定并与水平方向成30 的夹角

2、.直杆上套有一质量为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,取 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 N C.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 3.多选 如图所示 ,A 是一质量为M 的盒子 ,B 的质量为 ? 2 ,A、 B用细绳相连 ,跨过光滑的定滑轮,A 置于倾角=30 的斜面上 ,B 悬于斜面之外而处于静止状态.现在向 A 中缓慢加入沙

3、子,整个系 统始终保持静止,则在加入沙子的过程中() A.绳子拉力逐渐减小B.A 对斜面的压力逐渐增大 C.A 所受的摩擦力逐渐增大D.A 所受的合力不变 4.长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图所示 ,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板 与地面的夹角变大 ),另一端不动 ,则木块受到的摩擦力Ff随角度 的变化图象是选项图中 的() 考点 2 力的合成和分解 5.多选 两个共点力F1、F2大小不同 ,它们的合力大小为 F,则() A.F1、F2同时增大一倍 ,F 也增大一倍 B.F1、 F2同时增加 10 N,F 也增加 10 N C.F1增加 10 N,F2减少 10 N,F 一定不变

4、D.若 F1、F2中的一个增大 ,F 不一定增大 6.2018 湖南五校高三联考在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A,A 与光滑竖 直墙之间放另一截面也为半圆的光滑柱状物体B,整个装置处于静止状态,截面如图所示 .设墙 对 B 的作用力为F1,B 对 A 的作用力为 F2,地面对 A 的作用力为F3.在 B 上加一物体C,整个装 置仍保持静止 ,则() A.F1保持不变， F3增大 B.F1增大， F3保持不变 C.F2增大， F3增大 D.F2增大， F3保持不变 7.2017 湖北宜昌检测多选 如图所示 ,将一劲度系数为k 的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半 球形容器底部O处 (O

5、为球心 ),弹簧另一端与质量为m 的小球相连 ,小球静止于P 点.已知容器 半径为 R、与水平地面之间的动摩擦因数为 ,OP 与水平方向的夹角为=30 .下列说法正确 的是() A.轻弹簧对小球的作用力大小为 3 2 mg B.容器相对于水平地面有向左的运动趋势 C.容器和弹簧对小球的作用力的合力竖直向上 D.弹簧原长为R+ ? ? 8.如图所示 ,将一右端带有固定挡板的长薄板放在水平面上,一轻质弹簧右端拴接在挡板上,左 端拴接一可视为质点的滑块,当弹簧原长时滑块位于长薄板的O 点,当滑块位于图中的A点时 整个装置处于静止状态.现将长薄板的右端缓慢地抬起直到滑块将要沿长薄板下滑.滑块所受 的静

6、摩擦力、支持力的大小分别用Ff、FN表示 .则长薄板的右端缓慢抬起的过程中,下列说法 正确的是() A.Ff先减小后增大、 FN一直减小 B.Ff先增大后减小、 FN一直增大 C.Ff一直增大、 FN先减小后增大 D.Ff保持不变、 FN一直减小 9.2018 陕西重点中学第一次摸底考试如图所示 ,物体 A 靠在竖直墙面上,在竖直向上的力F 作用下 ,物体 A、B 共同向上匀速运动,下列说法正确的是() A.物体 A 受到物体B 对它的作用力的大小等于物体A 的重力 B.物体 B 受到的作用力F 的大小要小于物体A、B 的重力之和 C.墙面对物体A 的滑动摩擦力方向向下 D.物体 A 对物体

7、B 的静摩擦力方向沿接触面斜向上 考点 3 共点力平衡问题 10.2018 广东惠州高三第一次调研如图甲、乙所示,两个相同的固定斜面上分别放有一个处 于静止的三角形木块A、 B,它们的质量相等.A 木块左侧面沿竖直方向,B 木块左侧面垂直于斜 面,在两斜面上分别放上一个相同的光滑球后,木块仍保持静止,则放上球后() 图甲图乙 A.A 木块受到的摩擦力等于B 木块受到的摩擦力 B.A 木块受到的摩擦力小于B 木块受到的摩擦力 C.A 木块对斜面的压力等于B 木块对斜面的压力 D.A 木块对斜面的压力大于B 木块对斜面的压力 11.2017 安徽江南十校联合二模重力为 G 的两个完全相同的小球,与

8、水平面的动摩擦因数均 为 .竖直向上的较小的力F 作用在连接两球轻绳的中点,绳间的夹角=60 ,如图所示 .缓慢增 大 F,到两球刚要运动的过程中,下列说法正确的是() A.地面对球的支持力变大,摩擦力变大 B.地面对球的支持力变小,摩擦力变小 C.球刚开始运动时,地面对球没有支持力 D.球刚开始运动时,球受到的摩擦力最大 12.2017 黄冈期中测试如图所示 ,A、B、C、D 四个人做杂技表演,B 站在 A 的肩上 ,双手拉着 C 和 D,A 撑开双手水平支持着C 和 D.若四个人的质量均为m,他们的臂长相等,重力加速度为 g,不计 A 手掌与 C、D 身体间的摩擦.下列说法错误的是() A

9、.A 受到地面的支持力为4mg B.B 受到 A 的支持力为3mg C.B 受到 C 的拉力约为 23 3 mg D.C 受到 A 的推力约为 23 3 mg 13.2017 太原五中一模如图所示 ,物块 A和滑环 B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接, 滑环 B 套在与竖直方向成=37 的粗细均匀的固定杆上,连接滑环B 的绳与杆垂直并在同一 竖直平面内 ,滑环 B 恰好不能下滑,滑环和杆间的动摩擦因数=0.4,设滑环和杆间的最大静摩 擦力等于滑动摩擦力,则物块 A 和滑环 B 的质量之比为() A. 7 5 B. 5 7 C. 13 5 D. 5 13 考点 4 实验：探究弹力和弹簧伸长的

10、关系 14.下列关于 “ 探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系” 实验的说法正确的是() A.实验中弹力F 的具体数值必须计算出来 B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度l 代替伸长量x,F-l 图象也是过原点的一条直线 C.利用 F-x 图象可求出k 值,其中 F 为弹簧弹力 ,x为弹簧伸长量 D.实验时要把所有点连到直线上,才能得到真实规律 15.2015 四川高考 ,8,6 分某同学在 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系” 时,安装好实验装置,让刻度 尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码 ,静止时弹簧长度为l1,如图甲所示 ,图乙是此 时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1 毫米 )上位

11、置的放大图,示数 l1= cm.在弹簧下端分别挂2 个、 3 个、 4个、 5 个相同钩码 ,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5. 已知每个钩码质量是50 g,挂 2 个钩码时 ,弹簧弹力F2= N(当地重力加速度g=9.8m/s 2). 要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是.作出 F-x 曲线 ,得到弹力与弹簧伸长量的关系. 考点 5 实验：验证力的平行四边形定则 16.小杨在学完力的合成与分解后,想自己做实验来验证力的平行四边形定则,他找来两个弹 簧测力计 ,按如下步骤进行实验: A.在墙上贴一张白纸,用来记录弹簧测力计的弹力大小和方向; B.在一个弹簧测力计的下端悬挂一装水的水杯,

12、记下静止时弹簧测力计的读数F; C.将一根大约30 cm 长的细线从杯带中穿过,再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上,在 靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧测力计的读数相等,在白纸上记下细线的方向和 弹簧测力计的读数,如图甲所示 ; D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示,如图乙所示 ,根据力的平行四边形 定则可求出这两个力的合力F.(要求在图乙中作力的图示,求合力 F) (1)在步骤 C 中,弹簧测力计的读数为N. (2)在步骤 D 中 ,合力 F=N. (3)若,就可以验证力的平行四边形定则. 答案 1.CD水平横杆对质量为M 的小球的支持力为Mg+ ? 2 ,选项

13、A 错误 ;设下面两个弹簧的弹力 均为 F,则 2Fsin 60 =mg,解得 F= 3 3 mg,结合胡克定律,得 kx= 3 3 mg,则 x= 3 3? mg,选项 B 错误 ,选项 C 正确 ;下面的一根弹簧对质量为M 的小球的水平分力为Fcos 60 = 3 6 mg,再结合胡克定律,得 kx= 3 6 mg,解得 x= 3 6? mg,选项 D 正确 . 2.D因为圆环受到弹簧竖直向上的拉力F= 10 N,大于圆环的重力G=mg= 5 N,所以由平衡条 件知圆环受到垂直直杆向下的支持力FN.同理 ,拉力沿直杆向上的分力 F1=F sin 30=5 N,大于 重力沿直杆向下的分力G1

14、=mgsin 30 =2.5 N,所以圆环受到沿直杆向下的摩擦力 Ff,如图所示 . 根据平衡条件 ,垂直直杆方向有FN+mgcos 30 =F cos 30 ,沿直杆方向有Ff+mgsin 30=F sin 30 ,解得 FN= 53 2 N,Ff= 2.5 N.故 D 正确 . 3.BCD以 B 为研究对象 ,由二力平衡条件可知,绳子的拉力FT大小始终等于 B 的重力 ,即 FT= 1 2Mg,选项 A 错误 ;以 A 为研究对象 ,未加沙子前 ,绳子的拉力 FT刚好等于 A 的重力沿斜面 方向的分力 ,A 沿斜面方向受力平衡,与斜面间没有摩擦力的作用,加入沙子后 ,相当于 A 的重 力增

15、加 ,A 对斜面的压力增大,为了平衡加入沙子的重力沿斜面方向的分力,A 将受到沿斜面方 向的静摩擦力 ,且随着沙子的加入而逐渐增大,所以选项B、 C 正确 ;因为 A 一直处于静止状态, 其所受的合力始终为零,即不变 ,所以选项D 正确 . 4.C解法一 :过程分析法 (1)木板由水平位置刚开始转动时,=0,Ff 静= 0. (2)从木板开始转动到木块与木板发生相对滑动前:木块所受的是静摩擦力.由于木板缓慢转 动,可认为木块处于平衡状态,受力分析如图.由平衡条件可知,静摩擦力大小等于木块重力沿 斜面向下的分力:Ff静=mg sin .因此 ,静摩擦力随 的增大而增大,它们按正弦规律变化. (3

16、)木块相对于木板刚好要滑动而没滑动时,木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力Ffm. 继续 增大 ,木块将开始滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力,且满足 :FfmF f滑. (4)木块相对于木板开始滑动后,Ff滑=mg cos ,此时 ,滑动摩擦力随 的增大而减小,按余弦规 律变化 . (5)最后 ,= 2,Ff 滑= 0. 综上分析可知选项C 正确 . 解法二 :特殊位置法 本题选两个特殊位置也可方便地求解,具体分析见表 : 特殊位置分析过程 木板刚开始转动时此时木块与木板无摩擦,即 Ff静=0,故选项 A 错误 木块相对于木板刚好要滑动 而没滑动时 此时木块所受的静摩擦力为最大静摩擦力,且大于刚开始

17、滑动后所受的滑动摩擦力,即 FfmF f滑,故选项 B、 D 错误 5.AD根据求两个力的合力的公式F= ?1 2 + ? 2 2 + 2? 1?2cos? (为 F1、F2的夹角 ),若 F1、F2 都变为原来的2 倍 ,合力也一定变为原来的2 倍 ,A 正确 ;对于 B、 C 所述的两种情况,力的变化 不是按比例增加或减少的,不能判断合力的变化情况,B、C 错误 ;若 F1与 F2共线反向 ,F1F 2, 则 F=F 1-F2,F1增大时 F 增大 ,F2增大且小于 F1时 F 减小 ,D 正确 .本题也可以用作图法、特殊 值检验法解题 . 6.C未放上 C 时,以 B 为研究对象 ,受力

18、分析如图1 所示 ,由平衡条件得 ,墙对 B 的作用力 F1=F tan ,其中 F=GB,当放上 C 时,F1增大 .A对 B 的作用力 F2= ? 1 sin ? ,F1缓慢增大 ,则 F2缓慢增 大,即 F2也增大 .再以整体为研究对象,受力分析如图2 所示 ,则放上 C 前,地面对 A 的支持力 N=GA+GB,放上 C后变为 GA+GB+GC,即 N 增大 ,地面对 A 的摩擦力f=F1,且 F3为 N 与 f 的合 力,所以 F3缓慢增大 ,故选 C. 图 1图 2 7. CD对小球受力分析,如图所示 ,因为 =30 ,所以三角形OOP 为等边三角形,由相似三角 形法得 FN=F=

19、mg ,所以 A 项错误 .由整体法知 ,容器与地面没有相对运动趋势 ,B 项错误 .小球处 于平衡状态 ,容器和弹簧对小球的作用力的合力与小球的重力平衡,故 C 项正确 .由胡克定律 有 F=mg=k (L0-R),解得弹簧原长 L0=R+ ? ?,D 项正确 . 8.A假设滑块的重力为G,长薄板与水平面之间的夹角为 ,弹簧的弹力大小用F 表示 ,由题 意可知 ,当长薄板的右端缓慢抬起时,逐渐增大 ,弹簧的拉力一直不变,滑块的重力沿长薄板 向下的分力先小于弹簧的弹力,后大于弹簧的弹力,滑块所受的静摩擦力方向先沿长薄板向下 后沿长薄板向上.当滑块的重力沿长薄板向下的分力小于弹簧的弹力时,则有

20、Gsin +Ff=F ,当 增大时 ,F 不变 ,Ff减小 ;当滑块的重力沿长薄板向下的分力大于弹簧的弹力时,则有 Gsin= Ff+F ,增大时 ,F 不变 ,Ff增大 ,故滑块所受的静摩擦力先减小后增大 .滑块所受的支持力等于 重力垂直长薄板向下的分力,即 FN=G cos ,增大时 ,FN一直减小 ,A 正确 . 9.A物体 A、B 共同向上匀速运动,则 A 和 B 均处于受力平衡状态.对 B 分析可知 ,B 受 A 的 作用力、 向下的重力、 向上的力F 三力作用 ,则 A 对 B 的作用力竖直向下,B 对 A 的作用力竖 直向上 ,分析可知 ,B 对 A 的作用力大小等于A 的重力

21、,选项 A 正确 ;A、 B 整体水平方向不受力, 故墙面对 A、B 无弹力作用 ,墙面对物体A 没有摩擦力 ,F 大小等于A、B 的重力之和 ,选项 B、 C 错误 ;物体 A 对物体 B 的静摩擦力方向沿接触面斜向下,选项 D 错误 . 10.A设球的质量为m,A、B 的质量为M,斜面的倾角为.以球与 A 整体为研究对象,由平衡 条件可得 ,A 木块受到的摩擦力FfA=(M+m )gsin ,同理 ,以球与 B 整体为研究对象 ,B 木块受到 的摩擦力 FfB=(M+m )gsin ,则 FfA=F fB,A 正确 ,B 错误 .以 A 为研究对象 ,受力分析如图甲所示, 由平衡条件得 ,

22、斜面对 A 的支持力FNA=Mg cos -FN1sin ,以 B为研究对象 ,受力分析如图乙所 示,由平衡条件得,斜面对 B的支持力 FNB=Mg cos ,故 FNAF NB.由牛顿第三定律可知,A木块对 斜面的压力小于B 木块对斜面的压力,C、D 错误 . 图甲图乙 11.D先用整体法 ,将两小球看成一整体,F 增大 ,则地面对小球的支持力变小,但不会变为 零,A 、 C 错误 .再用隔离法 ,取左边的小球为研究对象,因为 F 增大 ,绳子的拉力FT增大 ,那么 FT 在水平面上的分量增大,所以地面对小球的摩擦力变大,B 错误 ,D 正确 . 12.D以四人整体为研究对象,竖直方向上受重

23、力4mg 和地面支持力N 的作用 ,则 N=4mg,选 项 A 的说法正确 ;将 B、C、D 看作一个整体,竖直方向上受重力3mg 和 A 对该整体的支持力 N而平衡 ,故 N= 3mg,该支持力 N作用在 B上,故 B受到 A的支持力为3mg,选项 B 的说法正确 ; 由题图和几何知识,可知 B、C 两人的手臂连线与竖直方向的夹角约为30 ,以 C 为研究对象 , 可求出 A 对 C 的推力 FA=mg tan 30 = 3? 3 ,选项 D 的说法错误 ;同理 ,B 的手臂受到C 的拉力 FB= ? cos 30 = 23? 3 ,选项 C 的说法正确 . 13.C设物块 A 和滑环 B

24、的质量分别为m1、 m2,若杆对 B 的弹力垂直于杆向下,因滑环 B 恰 好不能下滑 ,则由平衡条件,有 m2gcos = (m1g-m2gsin ),解得 ?1 ?2= 13 5 ;若杆对 B的弹力垂直于杆 向上 ,因滑环 B 恰好不能下滑 ,则由平衡条件,有 m2gcos = (m2gsin -m1g),解得 ?1 ?2 =- 7 5(舍去 ).综 上分析 ,可知应选C. 14.C弹簧的弹力大小等于钩码的重力,用钩码质量代替钩码重力也可得出弹簧的弹力与伸 长量之间的关系,选项 A 错误 ;F-x 图象过原点 ,F-l 图象一定不过原点,选项 B 错误 ;画图象时 , 可让大多数点在图象上,

25、少数点均匀分布在图象两侧,选项 D 错误 ;由胡克定律F=kx ,知 F-x 图 象的斜率表示k,其中 F 为弹簧弹力 ,x 为弹簧伸长量 ,选项 C 正确 . 15.25.850.98弹簧原长 解析 :最小分度是1 毫米的刻度尺,应估读到 0.1 毫米 ,故读数为25.85 cm;F2=2mg=2 0.050 9.8 N=0.98 N; 本实验是 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系”,故要得到弹簧伸长量,还需要测量弹簧 原长 . 16.(1)3.00(2)5.00(4.905.10)(3)F近似在竖直方向,且数值与F 近似相等 解析 :(1)弹簧测力计示数,每 1 N 被分成 10 小格 ,则 1 小格就表示0.1 N,图示指针对应读数为 3.00 N. (2)以两个分力为边作出平行四边形,如图所示 .根据力的图示,可以测量出合力的大小约为 5.00 N. (3)根据实验原理可知,只要合力的大小与水杯重力大小相等,方向与重力方向相反,即可验证 力的平行四边形定则,即 F近似在竖直方向,且数值与 F 近似相等 .