高一第三章 相互作用——力单元练习(Word版 含答案)
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一、第三章相互作用——力易错题培优(难)
1.如图所示,O点有一个很小的光滑轻质圆环,一根轻绳AB穿过圆环,A端固定,B端悬挂一个重物。另一根轻绳一端固定在C点,另一端系在圆环上,力F作用在圆环上。圆环静止时,绳OC与绳OA水平,F与OA的夹角为45°。现改变力F,圆环位置不变,且重物始终处于平衡状态,则下列说法中正确的是()
A.改变F方向时绳AB中拉力将改变
B.当F沿逆时针旋转时,F先增大后减小
C.当F沿顺时针旋转时,绳OC中的拉力先增大后减小
D.F沿逆时转过的角度不能大于90°
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.因为重物始终处于平衡状态,所以AB绳子的拉力的大小与重物的重力大小相等,不变化,选项A错误;
BC.对环受力分析,环受AO和BO两绳子的拉力,以及绳子CO和F的拉力;环的位置不变,则AB绳子的拉力不变,AO与BO的合力也不变,方向沿它们的角平分线,根据共点力平衡的特点可知,CO与F的合力与AO、BO的合力大小相等,方向相反;当力F的方向变化时,做出F与CO上的拉力的变化如图:
由图可知,当沿逆时针族转时,F先减小后增大,绳OC的拉力减小;而当F沿顺时针旋转时,F逐渐增大,绳OC的拉力增大,选项BC错误;
D.由于F与CO绳子的拉力的合力方向与水平方向之间的夹角是45°,可知F沿逆时转过的角度不能大于90°,选项D正确。
故选D。
2.如图所示,竖直面内有一圆环,轻绳OA 的一端O 固定在此圆环的圆心,另一端A 拴一球,轻绳AB 的一端拴球,另一端固定在圆环上的B 点。最初,两绳均被拉直,夹角为θ(2π
θ>)且OA 水平。现将圆环绕圆心O 顺时针缓慢转过90°的过程中(夹角θ始终不变),以下说法正确的是( )
A .OA 上的张力逐渐增大
B .OA 上的张力先增大后减小
C .AB 上的张力逐渐增大
D .AB 上的张力先增大后减小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
取球为研究对象,缓慢转动过程可视为平衡状态,物体受到重力mg ,OA 绳子的拉力OA F ,AB 绳子的拉力AB F ,这三个力合力为零,可构成如图所示的矢量三角形,由动态图分析可知OA F 先增大后减小,AB F 一直减小到零。
故选择B 。
3.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O 为球心,一质量为m 的小滑块,在水平力F 的作用下从半球形容器最低点缓慢移近最高点.设小滑块所受支持力为N ,则下列判断正确的是( )
A .F 缓慢增大
B .F 缓慢减小
C .N 不变
D .N 缓慢减小
【答案】A
【解析】 【分析】
【详解】
对物体进行受力分析:物体受重力mg 、支持力F N 、水平力F .已知小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点,我们可以看成小滑块每一个状态都是平衡状态.根据平衡条件,应用力的合成得出: G F tan θ=
N G F sin θ=,由于小滑块从半球形容器最低点缓慢移近最高点,所以θ减小,tanθ减小,sinθ减小.根据以上表达式可以发现F 增大,F N 增大.故选A.
【点睛】
物体的动态平衡依然为高考命题热点,解决物体的平衡问题,一是要认清物体平衡状态的特征和受力环境是分析平衡问题的关键;二是要学会利用力学平衡的结论(比如:合成法、正交分解法、效果分解法、三角形法、假设法等)来解答;三是要养成迅速处理矢量计算和辨析图形几何关系的能力.
4.如图所示,固定倾斜直杆上套有一个质量为m 的小球和两根原长均为L 的轻弹簧,两根轻弹簧的一端与小球相连,另一端分别固定在杆上相距为2L 的A 、B 两点。已知直杆与水平面的夹角为θ,两弹簧的劲度系数均为k =3sin mg L θ,小球在距B 点45
L 的P 点处于静止状态,重力加速度为g 。则小球在P 点处受到摩擦力为( )
A .sin 5mg f θ=
,方向沿杆向下 B .sin 5mg f θ=,方向沿杆向上 C .sin 2
mg f θ=,方向沿杆向下 D .sin 2mg f θ=,方向沿杆向上 【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
小球在P 点时两根弹簧的弹力大小相等,设为F ,根据胡克定律有
45F k L L ⎛⎫=- ⎪⎝
⎭ 设小球静止时受到的摩擦力大小为f ,方向沿杆向下,根据平衡条件有
sin 2mg f F θ+=
解得
sin 5
mg f θ= 方向沿杆向下,选项A 正确,BCD 错误。
故选A 。
5.如图,倾角θ=30楔形物块A 静置在水平地面上,其斜面粗糙,斜面上有小物块B 。A 、B 间动摩擦因数μ=0.75;用平行于斜面的力F 拉B ,使之沿斜面匀速上滑。现改变力F 的方向(图示)至与斜面成一定的角度,仍使物体B 沿斜面匀速上滑。在B 运动的过程中,楔形物块A 始终保持静止。关于相互间作用力的描述正确的有( )
A .拉力F 大小一定减小且当F 与斜面夹角为37︒斜向上时有最小值
B .A 对B 的摩擦力可能增大也可能不变
C .物体B 对斜面的作用力可能不变
D .地面受到的摩擦力大小可能不变
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB .拉力F 平行斜面向上时,先对物体B 受力分析如图
根据平衡条件,平行斜面方向
334sin30cos30sin308
F f mg mg mg mg μ=+︒=︒+︒=
拉力改变方向后,设其与斜面夹角为α,根据平衡条件
平行斜面方向 cos sin30F f mg α'='+︒
垂直斜面方向