高一物理第三章 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,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,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.
3.如图所示,物块正在沿粗糙的斜面匀速下滑,斜面保持静止状态。在下列几种情况中,物块仍沿斜面下滑,则关于地面对斜面体的摩擦力正确说法是( )
A .若对物块施加竖直向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左
B .若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左
C .若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向右
D .若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体没有摩擦力
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
物块沿粗糙的斜面匀速下滑,物块处于平衡状态,斜面体对物块的力竖直向上与重力平衡,物块对斜面体的力竖直向下,地面对斜面体没有摩擦力。
A .若对物块施加竖直向下的外力,相当于物块的重力增加了,物块仍做匀速运动,地面对斜面体的摩擦力仍为零,A 错误;
CD .若对物块施加沿斜面向下的外力,此时,物块对斜面体的摩擦力与匀速下滑时相等,物块对斜面体的压力与匀速时相等,因此斜面受力没变,地面对斜面体的摩擦力仍为零,C 错误,D 正确;
B .若对物块施加垂直于斜面向下的外力,把该外力分解为竖直向下的和沿斜面向上的两个分力(两个分力不再相互垂直),两个分力单独作用时,竖直向下的外力不会造成地面对斜面体有摩擦,沿斜面向上的分力只能使物块减速运动,物块对斜面体的压力和摩擦力不变,也不会造成地面对斜面体产生摩擦力,两个分力同时作用时,地面对斜面体的摩擦力仍为零,即若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力仍为零,B 错误。
故选D 。
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
【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.在一竖直平面内有一高速逆时针旋转的飞轮,内壁粗糙,当把一物体静止放在圆心正下