高一物理第三章 相互作用——力(篇)(Word版 含解析)
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一、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
1.如图,A 、B 是两根竖直立在地上的木杆,轻绳的两端分别系在两杆上不等高的P 、Q 两点,C 为一质量不计的光滑滑轮,滑轮下挂一物体,下列说法正确的是( )
A .将Q 点缓慢上移,细绳中的弹力不变
B .将P 点缓慢上移,细绳中的弹力变小
C .减小两木杆之间的距离,细绳中的弹力变大
D .增大两木杆之间的距离,细绳中的弹力不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
设滑轮所受绳子拉力为T ,到左边木杆距离为x 1,到右边木杆距离为x 2,左侧细绳长度为L 1,右侧细绳长度为L 2,受力分析如图所示。
物体受力平衡,由平衡条件可知
sin sin T T αθ=
cos cos T T mg αθ+=
解得
αθ=,2cos mg
T α
=
设两木杆之间的距离为d ,绳的总长为L ,由几何关系有
11sin L x α= 22sin L x θ=
由于αθ=,两式相加可得
1212()sin L L x x α+=+
可解得
sin d L
α=
AB .上下移动P 或者Q ,因为两杆的宽度d 不变,绳子的长度L 也不变,故有α角度不变,由上面的分析
2cos mg
T α
=
可知细绳中的弹力不变,故A 正确,B 错误; C .减小两木杆之间的距离,即d 变小,由sin d
L
α=可知,两侧绳与竖直方向夹角α减小,由2cos mg
T α
=
可知,α减小,cos α增大,则细绳中弹力减小,故C 错误; D .同理,增大两木杆之间的距离,即d 变大,α增大,cos α减小,则细绳中弹力增
大,故D 错误。 故选A 。
2.如图所示,物块A 放在直角三角形斜面体B 上面,B 放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A 、B 静止。现用力F 沿斜面向上推A ,但A 、B 仍未动,则施力F 后,下列说法正确的是( )
A .A 、
B 之间的摩擦力一定变大 B .B 与墙之间可能没有摩擦力
C .B 与墙面间的弹力可能不变
D .B 与墙面间的弹力变大
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .对A 物体,开始受重力、
B 对A 的支持力和静摩擦力平衡,当施加F 后,仍然处于静止,开始A 所受的静摩擦力大小为A sin m g θ,若A 2sin F m g θ=,则A 、B 之间的静摩擦力大小还是等于A sin m g θ,所以A 、B 之间的摩擦力可能不变,故A 错误; B .对整体分析,因为AB 不动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A 、B 的总重力,施加F 后,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡知,则B 与墙之间一定有摩擦力,摩擦力大小等于力F 在竖直方向的分力,方向竖直向下,故B 错误; CD .以整体为研究对象,开始时B 与墙面的弹力为零,施加力F 后,B 与墙面的弹力变为F cos α,弹力增大,故
C 错误,
D 正确。
故选D 。
3.半径为R 的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B 的距离为h ,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A 点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A 到B 的过程中,半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化的情况是( )
A .N 不变,T 变小
B .N 不变,T 先变大后变小
C .N 变小,T 先变小后变大
D .N 变大,T 变小
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
对小球受力分析如图所示,根据矢量三角形和力的图示的特点可知
mg N T
h R R L
==+ 小球由A 到B 的过程,只有定滑轮左侧的绳子L 变短,h 和R 均不变,所以N 不变,T 变小,故A 正确,BCD 错误.
故选A 。
4.如图所示,质量为m 的正方体和质量为M 的正方体放在两竖直墙和水平面间,处于静止状态。m 与M 的接触面与竖直方向的夹角为α,若不计一切摩擦,下列说法正确的是( )
A .水平面对正方体M 的弹力大小大于(M +m )g
B .水平面对正方体M 的弹力大小为(M +m )g ·cosα
C .墙面对正方体M 的弹力大小为mg tanα
D .墙面对正方体M 的弹力大小为tan mg
α
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB .对M 和m 构成的整体进行受力分析,受重力G 、底面支持力N ,两侧面的支持力M N 和m N ,如图:
两物体受力平衡,根据共点力平衡条件有 水平方向,墙面对正方体M 的弹力大小
M m N N =
竖直方向,水平面对正方体M 的弹力大小
N G M m g ==+()
选项AB 错误;
CD .对m 进行受力分析,受重力mg 、墙面支持力N m ,M 的支持力N ',如图:
在木块受力平衡的过程中,根据共点力平衡条件有 竖直方向
sin mg N α'=
水平方向
cos m N N α'=
解得
sin mg
N α
'=
cot tan m mg
N mg αα
==
所以墙面对正方体M 的弹力大小
tan M m mg
N N α
==
选项C 错误,D 正确。 故选D 。
5.如图所示,横截面为直角三角形的斜劈P ,靠在粗糙的竖直墙面上,力F 通过球心水平作用在光滑球Q 上,系统处于静止状态。当力F 增大时,系统仍保持静止,下列说法正确的是( )
A .斜劈P 所受合外力增大
B .斜劈P 对竖直墙壁的压力不变
C .墙面对斜劈P 的摩擦力可能增大
D .球Q 对地面的压力不变
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .由于系统仍保持静止,斜劈P 所受合外力仍为零,保持不变,A 错误;
B .将斜劈和球作为一个整体,当F 增大时,斜劈P 对竖直墙壁的压力也增大,B 错误;
C .如果斜劈原来受到的摩擦力向上,增大F 时,球对斜劈斜面的压力变大,斜劈受到的摩擦力可能减小,而如果斜劈原来受到的摩擦力向下,增大F 时,球对斜劈的压力变大,斜所受摩擦力变大,C 正确;
D .将斜劈和球作为一个整体,在竖直方向上,如果斜劈与墙壁间的摩擦力变化,球对地面的压力也会变化,D 错误。 故选C 。
6.如图所示,用一轻绳将光滑小球P 系于竖直墙壁上的O 点,在墙壁和球P 之间夹有一正方体物块Q ,P 、Q 均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁压在轻绳上从O 点开始缓慢下移(该过程中,绳中张力处处相等),P 、Q 始终处于静止状态,则在铅笔缓慢下移的过程中( )