新教材高中物理课时素养评价十二物体的受力分析含解析粤教版必修1

新教材高中物理课时素养评价：
物体的受力分析
(25分钟·60分)
一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)
1.在立起一根木棍的过程中要经过如图所示的位置,此时地面对木棍的弹力方向是图中的
( )
A.F1的方向
B.F2的方向
C.F3的方向
D.F4的方向
【解析】选B。

点面接触的弹力方向垂直于接触面指向被支持的物体,所以地面施予木棍的弹力方向正确的是F2。

2.如图,长方体木块搁在光滑方形槽中,则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是
( )
A.1个
B.2个
C.3个
D.4个
【解析】选C。

长方体木块搁在光滑方形槽中,与槽接触的地方有三处,并且都有相互作用,故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个,故选项C正确。

【加固训练】
如图,木箱A中放一个光滑的铁球B,它们一起静止于斜面上,如果对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析,则铁球B受力个数为 ( )
A.3个
B.4个
C.2个
D.1个
【解析】选A。

对B球受力分析,受重力、斜面支持力和箱子对球平行斜面向上的支持力,三力平衡,故选项A正确。

3.如图,质量为m的木块在水平面上的木板上向左滑行,滑行时木板静止,木板质量M=3m,已知木块与木板间、木板与水平面间的动摩擦因数均为μ,则在木块滑行过程中,水平面对木板的摩擦力大小为( )
A.4μmg
B.3μmg
C.2μmg
D.μmg
【解题指南】解答本题可以按照以下解题思路:
(1)对木块进行受力分析。

(2)对木板进行受力分析。

(3)根据平衡条件进行判断。

【解析】选D。

木块对木板的摩擦力大小f=μmg,方向水平向左,木板在水平方向受木块的摩擦力和水平面的摩擦力平衡,则水平面对木板的摩擦力f′=f=
μmg,故D正确,A、B、C错误。

4.如图,A、B两物体重力都等于10 N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3, F1=
1 N和 F2=
2 N的两个水平力分别作用在A和B上,A、B均静止,则A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为( )
A.3 N,6 N
B.1 N,2 N
C.1 N,1 N
D.0 N,1 N
【解析】选C。

因两个物体都处于静止状态,故所受的摩擦力均为静摩擦力;对物体A受力分析可知:F1=F fA=1 N;对A、B整体受力分析,由平衡条件可知:F2=F1+F fB,解得F fB=1 N,故选项C正确。

5.如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在直立墙壁上,用水平力F向左拉动B,使B以速度v做匀速运动,这时绳水平,张力为T,下列说法正确的是( )
A.T=F
B.木块A受到的是静摩擦力,大小等于T
C.木板B受到一个静摩擦力,一个滑动摩擦力,合力大小等于F
D.若木板B以速度2v做匀速运动,则拉力仍为F
【解析】选D。

根据整体法,由于水平面对B有水平向右的摩擦力,因此T<F,选项A错误;A、B 之间有相对运动,因此是滑动摩擦力,选项B错误;木板B受两个滑动摩擦力的作用,选项C错误;物体匀速运动时,受力是平衡的,由于滑动摩擦力始终不变,外力F也应不变,与速度无关,选项D正确。

6.物体A的质量为1 kg,置于水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,从t=0开始,物体以一定的初速度v0向右滑行的同时,受到一个水平向左大小恒为F0=1 N的作用力,则反映物体受到的摩擦力F f随时间变化的图像是图中的(取向右为正方向,g取10 N/kg) ( )
【解析】选C。

物体向右滑动时,受到地面向左的滑动摩擦力,由F f1=μmg,得F f1=2 N;物体静止后,因受到向左的拉力F0=1 N<F f1,故物体A不再运动。

由二力平衡可知,物体受到向右的静摩擦力,F f2=F0=1 N,故C正确。

二、计算题(本题共2小题,共24分。

要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(10分)如图,一个质量为M=2 kg的物体放在粗糙水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为m0=0.1 kg的小桶相连,已知:M受到的最大静摩擦力F max=4.5 N,细绳水平,滑轮上的摩擦不计,g取10 N/kg,求在以下情况中,M受到的摩擦力的大小。

(1)只挂m0处于静止状态时。

(2)只挂m0但在M上再放一个M′=3 kg的物体时。

(3)只在桶内加入m1=0.33 kg的砂子时。

【解析】(1)因为m0g=1 N<F max,
M处于静止状态,受静摩擦力作用,
由二力平衡得F1=m0g=1 N。

(2)在M上再放一个M′=3 kg的物体,
M仍静止,仍受静摩擦力
F2=F1=m0g=1 N。

(3)因为(m0+m1)g=4.3 N<F max,
故M处于静止状态,所受静摩擦力
F3=(m0+m1)g=4.3 N。

答案:(1)1 N (2)1 N (3)4.3 N
8.(14分)(2020·海口高一检测)小明同学在一只把手光滑且质量为0.5 kg的杯子里加0.5 kg 的水,放在水平桌面上,将一根劲度系数为50 N/m的均匀橡皮筋绕过把手。

两手同时沿同一水平面拉橡皮筋的两端,直到把杯子拉动并做匀速直线运动。

测得此时两橡皮筋成60°角且伸长量为4 cm,且未超过弹性限度。

重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)橡皮筋的拉力大小。

(2)橡皮筋对杯子的拉力。

(3)杯子与桌面间的动摩擦因数为多少。

【解析】(1)由胡克定律得橡皮筋的拉力F T=kx=2 N
(2)橡皮筋对杯子的拉力
F=2F T×cos30°=2 N
(3)对杯子有F=f=μ(m0+m)g
解得μ=0.2=0.35
答案:(1)2 N (2)2 N (3)0.35
(15分钟·40分)
9.(6分)(2020·威海高一检测)如图所示是磁悬浮地球仪,地球仪依靠它与底座之间的磁力悬浮在底座的正上方保持静止。

已知地球仪的质量为m,底座的质量为M,则底座对水平地面的作用力大小为( )
A.0
B.mg
C.Mg
D.g
【解析】选D。

地球仪和底座受到重力与地面对底座向上的作用力,根据平衡条件,得地面对底座向上作用力为:F=g,由牛顿第三定律,知底座对水平地面的作用力大小为:F′=F=g,故选项D正确。

10.(6分)木块A、B分别重50 N和60 N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2 cm,弹簧的劲度系数为400 N/m,系统置于水平地面上静止不动,现用F=1 N的水平拉力作用在木块B上,如图,力F作用后( )
A.木块A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木块A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木块B所受摩擦力大小是9 N
D.木块B所受摩擦力大小是7 N
【解析】选C。

因轻弹簧被压缩了2 cm,故弹簧弹力为F=kΔx=8 N,A、B两木块所受的最大静摩擦力分别为F Am=12.5 N,F Bm=15 N,B木块在水平方向F与弹簧弹力的合力为9 N,小于其最大静摩擦力,故地面给B木块的摩擦力为9 N,A木块在水平方向的弹簧拉力为8 N,也小于其最大静摩擦力,故地面给A木块的摩擦力为8 N,故选项C正确。

【加固训练】
(多选)如图是某小组同学为研究动摩擦因数所设计的实验装置。

其中A为一质量为M的长直
木板,B为木板上放置的质量为m的木块,Q为木块右端连接的一弹簧测力计。

实验时用力将A 从B的下方抽出,通过Q的读数即可测出动摩擦因数。

若实验条件较为理想,则( )
A.只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数
B.将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数
C.通过该方法可测得A与B之间的动摩擦因数
D.通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数
【解析】选B、C。

用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时,在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡,根据滑动摩擦力公式F=μF N可知,滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,与B的速度无关,无论木板A是做匀速直线运动还是变速直线运动,都不会改变木块受到摩擦力的大小,木块相对地面总是静止的,均能从Q上读取稳定读数,选项A错误,B正确;当B达到稳定状态时,弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力F f大小相等,B 对木板A的压力大小等于B的重力mg,由F=μF N,得μ=,从Q上读取F,则可求得μ,选项C正确,D错误。

11.(6分)(多选)(2020·佛山高一检测)在班级的晚会中,物理老师表演了一个节目,用4个可乐瓶在水平地面上叠放成如图所示的形状,晚会结束后同学们用所学物理知识进行了分析,下列说法正确的是( )
A.张同学认为2号瓶对1号瓶的作用力方向斜向右上方
B.陈同学认为1号瓶的重心正好在与2号瓶接触点的正上方
C.吕同学认为地面对4号瓶的支持力大小等于4个瓶子(包括里面可乐)的总重力
D.刘同学认为如果地面是光滑的,物理老师表演一样会成功
【解析】选B、C、D。

2号瓶对1号瓶的作用力必须与1号瓶所受的重力平衡,所以该作用力的方向必须是竖直向上的,故A错误,B正确;将4个可乐瓶视为一个整体,地面对4号瓶的支持力等于整体重力,故C正确;地面是水平的,整体受到的支持力与重力保持平衡,不需要摩擦力
也能成功,故D正确。

故选B、C、D。

12.(22分)如图,A物体重力为20 N,B物体重力为10 N,力F竖直向下,A与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,求(1)(2)两种情况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)F=0时由静止释放B物体。

(2)F=10 N时由静止释放B物体。

(3)若要使A匀速运动,所加力F的大小是多少?
【解析】(1)F=0时,A所受最大静摩擦力为F静max=μm A g=8 N,
此时m B g>,故A将运动,
A所受摩擦力为滑动摩擦力,
大小为F滑=μm A g=8 N。

(2)当F=10 N时,
A所受最大静摩擦力为
F′静max=μ(F+m A g)=12 N,
此时m B g<F′静max,
故A静止,A所受摩擦力为静摩擦力,
大小为F静=m B g=10 N。

(3)若A匀速运动,此时滑动摩擦力大小等于B的重力大小,故此时有:
μ(m A g+F)=m B g,
代入数据得:F=5 N,
故所加力F的大小是5 N。

答案:(1)滑动摩擦力8 N
(2)静摩擦力10 N (3)5 N。