高一物理上册第三章 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,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。
3.20世纪末,由于生态环境的破坏,我国北方地区3、4月份沙尘暴天气明显增多。近年来,我国加大了环境治理,践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,沙尘天气明显减少。现把沙尘上扬后的情况简化为沙尘颗粒悬浮在空中不动。已知风对沙尘的作用力表达式为F=αρAv2,其中α为常数,ρ为空气密度,A为沙尘颗粒的截面积,v为风速。设沙尘颗粒为球形,密度为ρ0,半径为r,风速竖直向上,重力加速度为g,则v的表达式为
()
A
4
3
gr
ρ
αρ
B
.
043gr
ραρ
C .
0gr
ραρ
D .
43gr
α
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
沙尘悬浮时受力平衡,根据平衡条件有
mg F =
其中
3004
3
m V r ρρπ⨯==
由题意知
22
F Av A r
αρπ==,
联立以上四式得
043gr
v ραρ
=
选项B 正确,ACD 错误。 故选B 。
4.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( )
A .P 所受的合力增大
B .Q 受到墙壁的摩擦力不变
C .P 对Q 的压力逐渐减小
D .绳的拉力逐渐减小
【解析】 【分析】
对物体进行受力分析,根据绳子拉力方向变化,对各个力的大小进行分析可求解。 【详解】
A .P 始终处于静止状态,所受合力始终为零,故A 错误;
B .小球P 光滑,所以PQ 间没有摩擦,因此Q 受到的墙壁的摩擦力与Q 受到的重力是平衡性,保持不变,故B 正确; CD .对P 球进行受力分析如图
根据平衡条件可得
cos T mg θ=
sin T θ
N
整理得
tan N mg θ=,cos mg
T θ
=
随铅笔向下移动,θ变大,则tan θ增大,即Q 对P 的支持力增大,根据作用力和反作用力,P 对Q 的压力增大;而cos θ减小,因此绳子拉力变大,故CD 错误。 故选B 。
5.如图(a )所示,两段等长细线将质量分别为2m 、m 的小球A 、B 悬挂在O 点,小球A 受到水平向右的恒力F 1的作用、小球B 受到水平向左的恒力F 2的作用,当系统处于静止状态时,出现了如图(b )所示的的状态,小球B 刚好位于O 点正下方。则F 1与F 2的大小关系正确的是( )
A .F 1=4F 2
B .F 1=3F 2
C .F 1=2F 2
D .F 1=F 2
【答案】A