高一第三章 相互作用——力专题练习(解析版)
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一、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
1.如图所示,在粗糙地面上放有一装有定滑轮的粗糙斜面体,将两相同的A 、B 两物体通过细绳连接处于静止状态,用水平力F 作用于物体B 上,缓慢拉开一小角度,斜面体与物体A 仍然静止。则下列说法正确的是( )(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦)
A .水平力F 变小
B .物体A 所受合力变大
C .物体A 所受摩擦力不变
D .斜面体所受地面的摩擦力变大
【答案】D
【解析】
【分析】 先对物体B 进行受力分析,根据共点力平衡条件求出绳的拉力,再对A 进行受力分析,同样根据共点力平衡条件得出各个力的情况,对斜面体所受地面的摩擦力可以用整体法进行分析。
【详解】
A .对
B 物体进行受力分析,如图
根据共点力平衡条件
B tan F m g θ=,B cos m g T θ
= 在缓慢拉开B 的过程中,θ角度变大,故绳上的张力T 变大,水平力F 增大,故A 错误; B .因物体A 始终处于静止,故A 所受合外力为0,B 错误;
C .物体A 受重力、支持力、细线的拉力,可能没有摩擦力,也可能有沿斜面向下的静摩擦力,还有可能受斜面向上的静摩擦力。故拉力T 增大后,静摩擦力可能变小,也可能变大,故C 错误;
D .对整体分析可以知道,整体在水平方向受拉力和静摩擦力作用,因拉力变大,故静摩
擦力一定变大,故D 正确。
故选D 。
【点睛】
整体法与隔离法相结合。
2.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.
3.如图所示,水平直杆OP 右端固定于竖直墙上的O 点,长为2L m =的轻绳一端固定于直杆P 点,另一端固定于墙上O 点正下方的Q 点,OP 长为 1.2d m =,重为8N 的钩码由光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态,则轻绳的弹力大小为( )
A .10N
B .8N
C .6N
D .5N
【答案】D
【解析】
【分析】 根据几何关系得到两边绳子与竖直方向的夹角,再根据竖直方向的平衡条件列方程求解.
【详解】
设挂钩所在处为N 点,延长PN 交墙于M 点,如图所示:
同一条绳子拉力相等,根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等,设为α,则根据几何关系可知NQ =MN ,即PM 等于绳长;根据几何关系可得:
1.2sin 0.62
PO PM α=
==,则α=37°,根据平衡条件可得:2T cos α=mg ,解得:T =5N ,故D 正确,A 、B 、C 错误.故选D.
【点睛】 本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、然后建立平衡方程进行解答.
4.如图所示,光滑的圆柱置于斜面上,挡板AB 可绕固定轴B 转动,使挡板AB 从图示位置(90θ<︒)缓慢转到水平位置,在此过程中,挡板AB 受到的压力大小将( )
A .逐渐变大
B .逐渐变小
C .先变大后变小
D .先变小后变大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
在挡板角度变化的过程中,圆柱在重力及两个接触面的弹力作用下处于动态平衡,受力分析如下
三个力可以构成一个闭合的矢量三角形如下图
由图可知,随着木板的转动,木板对圆柱体的压力1F先变小后变大,根据牛顿第三定律,挡板受到的压力1F'也先变小后变大。
故选D。
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
334sin30cos30sin30F 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
sin cos30N F mg α'+'=︒
其中
f N μ'='
解得
()sin30cos30(334)cos sin mg mg F μαμα︒+︒+'==+ cos sin f mg F μθα'=-'()
当F 与斜面夹角为37︒斜向上时有最小值,拉力F 大小一定减小,A 对B 的滑动摩擦力减小,故A 正确,B 错误;
CD .对物体A 受力分析,受重力、支持力、B 对A 的压力、B 对A 的滑动摩擦力、地面对A 的静摩擦力,如图所示
根据平衡条件,水平方向有
sin30cos30f N f =︒+︒静
结合前面A 、B 选项分析可知,当拉力改变方向后,N 和f 都减小,故N 和f 的合力一定减小(物体B 对斜面的作用力就是N 和f 的合力),静摩擦力也一定减小,故C 、D 错误;
故选A 。