吉林长春吉大附中实验学校第三章 相互作用——力专题练习(word版

发布时间:2020-10-08   来源:文档文库   
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一、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
1如图,一固定的粗糙水平横杆上套有ab两个轻环,系在两环上的两根等长细绳拴住一重物处于静止状态,现将两环距离适当变小后重物仍处于静止状态,则(

A.两绳对重物的合力变大 C.杆对a环的支持力变大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.细绳对重物的拉力变小 Db环对杆的摩擦力变大
A.根据平衡条件可知,两绳对重物的合力大小始终等于物体的重力大小,所以合力不变,A错误;
B.对重物受力分析,如图所示

根据平衡条件,分析可得
FAFBmg2cos
2当两环间距离变小后,变小,则拉力FAFB均变小,B正确;
C.以两个轻环和钩码组成的系统为研究对象,设系统总质量为M,横梁对铁环的支持力FN,分析如下图所示




根据平衡条件可得
2FNMg
1Mg,可见水平横梁对环的支持力FN不变,C错误;
2D.以b侧环为研究对象,受力分析如下图
FN
根据平衡条件可得
FfFN tan增大时,Ff变小,根据牛顿第三定律可知,b环对杆的摩擦力也变大,D错误。
故选B

2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AB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
C.物体A所受摩擦力不变 【答案】D 【解析】 【分析】
B.物体A所受合力变大 D.斜面体所受地面的摩擦力变大
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
FmBgtanTmBg cos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0B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。

3如图所示,水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点,长为L2m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d1.2m,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(

A10N 【答案】D 【解析】 【分析】
B8N C6N D5N
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:PO1.20.6,则α=37°,根据平衡条件可得:2Tcosα=mg,解得:T=5N,故DPM2正确,ABC错误.故选D. 【点睛】 sin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,小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上,小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上,两小球AB通过光滑滑轮O用轻质细线相连,两球均处于静止状态,已B球质量为mO点在半圆柱体圆心O1的正上方,OA与竖直方向成30°角,OA长度与半圆柱体半径相等,OB与竖直方向成45°角,则下列叙述正确的是

A.小球AB受到的拉力TOATOB相等,且TOATOB3mg B.弹簧弹力大小2mg CA球质量为6m
D.光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AB、隔离对B分析,根据共点力平衡得: 水平方向有:TOBsin45°=F 竖直方向有:TOBcos45°=mg TOB2mg,弹簧弹力 F=mg



根据定滑轮的特性知:TOATOB相等;故AB错误. CD、对A分析,如图所示

由几何关系可知拉力TOA和支持力N与水平方向的夹角相等,夹角为60°,则NT等,有:2TOAsin60°=mAg
解得mA6m由对称性可得:NTOA2mg,故C正确,D错误. 故选C. 【点睛】
解决本题的关键能够正确地受力分析,运用共点力平衡进行求解.本题采用隔离法研究比较简便.

5如图所示,固定有光滑竖直杆的三角形斜劈放置在水平地面上,放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接,开始时轻绳与斜劈平行。现给小滑块施加一个竖直向上的拉力F,使小滑块沿杆缓慢上升,整个过程中小球始终未脱离斜劈,则(

A.小球对斜劈的压力逐渐减小 B.斜劈对地面压力保持不变 C.地面对斜劈的摩擦力逐渐减小 D.轻绳对滑块的拉力先减小后增大 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
AD.对小球受力分析,受重力、支持力和细线的拉力,如图所示

根据平衡条件可知,细线的拉力T增加,故轻绳对滑块的拉力增大,小球受到的斜劈的支


持力N逐渐减小,根据牛顿第三定律,小球对斜面的压力也减小,故A正确,D错误; BC.对球和滑块整体分析,受重力、斜面的支持力N,杆的支持力N,拉力F,如图所示

根据平衡条件,有水平方向
NNsin
竖直方向
FNcosG
由于N减小,故N减小,F增加; 对小球、滑块和斜劈整体分析,在竖直方向
FNG

NGF
根据牛顿第三定律,斜劈对地面压力减小。整体在水平方向不受力,故地面对斜劈的摩擦力始终为零,故BC错误。 故选A

6如图所示,光滑的圆环固定在竖直平面内,圆心为O,三个完全相同的小圆环abc穿在大环上,小环c上穿过一根轻质细绳,绳子的两端分别固定着小环ab,通过不断调整三个小环的位置,最终三个小环恰好处于平衡位置,平衡时绳子acbc段夹角为120°已知小环的质量为m,重力加速度为g,轻绳与c的摩擦不计。则(

Aa与大环间的弹力大小为mg Cc受到绳子的拉力大小为3mg 【答案】A 【解析】 【分析】
B.绳子的拉力大小为
3mg
2Dc与大环间的弹力大小为3mg



【详解】
AB.三个小圆环能静止在光的圆环上,由几何知识知aoc恰好能组成一个等边三角形,对a受力分析如图所示:

在水平方向上有
Tcos30Nacos60
在竖直方向上有
Tsin30Nasin30mg
解得
NaTmg
选项A正确,B错误; Cc受到绳子拉力的大小为
T2Tsin30mg
选项C错误;
D.以c为对象受力分析,在竖直方向上有
NcmgT
解得
Ncmgmg2mg
选项D错误。 故选A

7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。mM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+mg B.水平面对正方体M的弹力大小为(M+mg·cosα C.墙面对正方体M的弹力大小为mgtanα



D.墙面对正方体M的弹力大小为【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
mg tanAB.对Mm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NMNm,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
NMNm
竖直方向,水平面对正方体M的弹力大小
NGMmg
选项AB错误;
CD.对m进行受力分析,受重力mg、墙面支持力NmM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
mgNsin
水平方向
NmNcos
解得
Nmg sinmg tanNmmgcot所以墙面对正方体M的弹力大小
NMNmmg tan


选项C错误,D正确。 故选D

8如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于0点,一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块P,一条绳连接小球QPQ两物体处于静止状态,另一条绳OA在外力F的作用下处于水平状态。现保持结点O位置不变,使OA绳逆时针缓慢旋转至竖直方向,在此过程中,PQ及斜面均保持静止,则(

A.斜面对物块P的摩擦力一直减小 B.斜面对物块P的支持力一直增大 C.地面对斜面体的摩擦力一直减小 D.地面对斜面体的支持力一直增大 【答案】C 【解析】 【详解】
缓慢逆时针转动绳OA的方向至竖直的过程中,OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置再到3位置,如图所示,

可见绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力一直减小。
A.由于不清楚刚开始绳子拉力与重力沿斜面向下的分力大小关系,所以当连接P物体的绳子拉力一直减小,不能判断斜面对物块P的摩擦力变化情况,故A错误;
BP物体一直在斜面上处于静止状态,则斜面对P的支持力等于重力在垂直斜面向下的分力,保持不变,故B错误;
C.以斜面体和P的整体为研究对象受力分析,根据平衡条件:斜面受地面的摩擦力与OB绳子水平方向的拉力等大反向,因绳OB的拉力一直减小,与水平方向的夹角不变,故其水平分力一直减小,则地面向左的摩擦力一直减小,故C正确;
D.以斜面体和P整体为研究对象受力分析,由于绳OB的拉力一直减小,其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小,故D错误。 故选C

9如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端


N.初始时,OM竖直且MN被拉直,OMMN之间的夹角为α2.现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变.在OM由竖直被拉到水平的过程中(

AMN上的张力逐渐增大 BMN上的张力先增大后减小 COM上的张力逐渐增大 DOM上的张力先增大后减小 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
以重物为研究对象,受重力mgOM绳上拉力F2MN上拉力F1,由题意知,三个力合力始终为零,矢量三角形如图所示,

F2转至水平的过程中,MN上的张力F1逐渐增大,OM上的张力F2先增大后减小,所以AD正确;BC错误.

10如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为qA的小球a固定于圆O的正下方A点,带电量为q质量为m的小球b静止于B点,∠AOB=30°,由于小球a电量的变化,现发现小球b沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C点(未标出),AOC=60°.下列说法正确的是

A.水平面对容器的摩擦力为0



B.容器对小球b的弹力始终与小球b的重力大小相等 C.出现上述变化时,小球a的电荷量可能减小
D.出现上述变化时,可能是因为小球a的电荷量逐渐增大为232qA 【答案】ABD 【解析】 【详解】
A.对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0A正确;
B.小球b在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示,小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球ab的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,B正确;
3

C.若小球a的电荷量减小,则小球a和小球b之间的力减小,小球b会沿半圆向下运动,与题意矛盾,C错误;
D.小球a的电荷量未改变时,对b受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为2mgsin15k变后,静电力为mgk32qqAab的距离为L2Rsin15,当a的电荷量改L2qqq1q2AFkab之间的距离为,由静电力,可得LRL2L2q23qAD正确。 A
11如图所示,斜面体固定在水平面上,一轻质细线绕过滑轮1和滑轮2,两端分别与物a和轻环c连接,轻环c穿在水平横杆上,滑轮2下吊一物体b。物体a和滑轮1间的细线平行于斜面,系统静止。现将c向右移动少许,物体a始终静止,系统再次静止,不计滑轮质量和滑轮与绳间的摩擦。则(





A.细线拉力将变大
B.地面对斜面体的支持力将变大 C.横杆对轻环c的摩擦力将变大 D.斜面体对物体a的摩擦力将变小 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A.以滑轮2为研究的对象,受力如图

若将c向右移动少许,两个绳子之间的夹角增大,由于b对滑轮的拉力不变,两个绳子之间的夹角变大,根据
2Fcos绳子的拉力F一定变大,A正确;
B.对斜面体、物体a、物体b整体受力分析,受重力、支持力、细线的拉力和地面的静摩擦力,如图所示
2Gb

根据平衡条件,有



FNGFcosFN与角度无关,恒定不变,B错误;
C.以c为研究的对象
2Gmbg
2

水平方向
Ff'Fsin
c向右移动少许,F变大,变大,sin变大,横杆对轻环c的摩擦力将变大,C正确;
D.若原来物块a有下降趋势,绳子拉力增大,a可能有上升趋势,因摩擦力大小和方向都不能确定,D错误。 故选AC

12如图所示,一根粗糙的水平杆上套有AB两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住课本。已知AB=2AC,圆环、课本始终静止,下列说法正确的是(

A.缩短AB之间的距离,圆环所受支持力变小 B.剪断细绳BC的瞬间,环A受到的支持力大小不变 C.将杆的左端略微抬起,环A所受的摩擦力变大
D.若使系统水平向右加速运动,环B受到的支持力大于环A受到的支持力 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】
A.将AB及书做为一个整体,无论AB间距离如何变化,支持力总等于书的重量,保持力不变,A错误;
B.由于AB=2AC,因此两根子相互垂直,互不影响,剪断细绳BC的瞬间,沿着绳子AC方向的合力仍为零,因此AC绳子拉力没变,也就是环A受到的支持力大小不变,B正确; C.将杆的左端略微抬起,使绳AC与竖直方向夹角变小,拉力变大,因此环A受到的摩擦


力变大,C正确;
D.若使系统水平向右加速运动,书本受合力水平向右,导致绳BC拉力大于绳AC拉力,因此环B受到的支持力大于环A受到的支持力,D正确。 故选BCD

13如图所示,物体PQ用轻绳连接后跨过定滑轮,物体P静止在倾角为37°角的斜面上,斜放木板上悬挂着Q,已知PQ的质量mPmQ大小的关系为mQ3mP,今将斜4放木板的倾角从37°增到60°,物体P仍保持静止而没有滑动,若不计滑轮处的摩擦,则下列说法中正确的是(

A.绳子的张力变大
C.物体P对斜板的压力将变大 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】
B.物体P受到的静摩擦力将先减小后增大 D.滑轮受到绳子的作用力将变大
A.物体P保持静止状态,绳子的张力等于Q的重力,则绳子的张力将不变,A错误; B.木板的倾角为37,物体P受到的静摩擦力大小为
f1mQgmPgsin3733mPgmPg0.15mPg 45方向沿斜面向下。木板的倾角为60,物体P受到的静摩擦力大小为
f2mPgsin60mQg0.46mPg
方向沿斜面向上。可知物块P受到的摩擦力先减小到零后增大,B正确; C.开始时斜面对P的支持力为
N1mPgcos370.8mPg
后来斜面对P的支持力为
N2mPgcos600.5mPg
所以物体对斜板的压力将变小,C错误;
D.斜放木板的倾角从37增到60时,绳子之间的夹角减小,由于绳子的拉力大小不变,所以绳子的合力增大,则滑轮受到绳子的作用力将变大,D正确。 故选BD 【点睛】
由题,物体P保持静止状态,绳子的张力等于Q的重力。根据P受力平衡,可求出物体P


受到的静摩擦力和支持力,再分析各力的变化情况。

14如图所示,斜面体A静止在水平面上,质量为m的滑块B在外力F1F2的共同作用下沿斜面向下运动,当F1方向水平向右,F2方向沿斜面向下时,地面对斜面体摩擦力的方向水平向左,则下列说法正确的是(

A.若只撤去F1,在滑块B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力方向可能向右 B.若只撤去F2,在滑块B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力方向可能向右 C.若只撤去F1,在滑块B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力减小 D.若同时撤去F1F2,滑块B所受合力方向一定沿斜面向下 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】
当斜劈A表面光滑(设斜面的倾角为θA的质量为mAB的质量为mB),对A分析有

A.撤去F1前有
fmBgcosF1sinsin
如果撤去F1,使A相对地面发生相对运动趋势的外力大小是
FN2sinmBgcossin
因为
mBgcossinmBgcosF1sinsin
所以A所受地面的摩擦力仍然是静摩擦力,为
fmBgcossin
其方向仍然是向左而不可能向右,故A错误;
B.如果撤去F2,在物体B仍向下运动的过程中,使A相对地面有向右滑动趋势的外力是
FmBgcosF1sinsin
F2是否存在无关;所以撤去F2,在物体B仍向下运动的过程中,A所受地面的摩擦力


应该保持不变,方向仍然向左,故B错误;
C.由A选项的分析可知只撤去F1,在滑块B仍向下运动的过程中,A所受地面摩擦力减小;故C正确;
D.若同时撤去F1F2,滑块B沿斜面方向只有沿斜面向下的重力的分力。故合力方向一定沿斜面向下,故D正确。
当斜劈A上表面粗糙时(设A表面的动摩擦因数为μ),在斜劈A表面粗糙的情况下,BF1F2共同作用下沿斜面向下的运动就不一定是匀加速直线运动,也可能是匀速直线运动。
根据题意知在B沿斜劈下滑时,受到A对它弹力FN和滑动摩擦力f1,根据牛顿第三定律,这两个力反作用于A,斜劈A实际上就是在这两个力的水平分力作用下有相对地面向右运动的趋势的,所以
FNsinf1cos
又因为 所以
FNsinFNcos

tan
A.如果撤去F1,在物体B仍向下运动的过程中,有
f1FNmBgcos
假设此时A受的摩擦力fA方向向左,则
FNsinf1cosfA

fAFNsinFNcosFN(sincos0
所以假设成立斜劈A有相对地面向右运动的趋势,摩擦力方向是向左,故A错误; B.无论A表面是否粗糙,F2的存在与否对斜劈受地面摩擦力大小都没有影响,故撤去F2后,斜劈A所受摩擦力的大小和方向均保持不变,故B错误; C.撤去F1前有
FNmBgcosF1sin
结合A选项分析可知撤去F1FN变小,故fA变小,故C正确; D.同时撤出F1F2,由以上分析可以知道
mBgsintanBgcos
所以物体B所受的合力沿斜面向下,故D正确。
综上分析可知无论斜劈A上表面是否光滑CD均正确,AB均错误。 故选CD




15如图所示,水平面上等腰三角形均匀框架顶角BAC30,一均匀圆球放在框架内,球与框架BCAC两边接触但无挤压,现使框架以顶点A为转轴在竖直平面内顺时针方向从AB边水平缓慢转至AB边竖直,则在转动过程中(

A.球对AB边的压力先增大后减小 B.球对BC边的压力先增大后减小 C.球对AC边的压力一直增大 D.球的重心位置一直升高 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
ABC.对球受力分析可知球受重力、AB边和AC边的支持力,两支持力的夹角为120°BC边与球间没有弹力,根据平衡条件可知三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,如图

根据正弦定理有
FACFABmg== sin30sinsina解得
FABFACsinmg sin30sinmg sin30在框架以定点A为转轴在竖直平面顺时针从AB边水平缓慢转至AB边竖直过程中α小,β增大,由于α先大于90°后小于90°,所以sinα先增加后减小,因此FAB先增大后减小,FAC一直增加,故A正确,B错误,C正确;
D.在框架以顶点A为转轴在竖直平面内顺时针方向从AB边水平缓慢转至AB边竖直过程中,球的重心在BC边水平时最高,故转动过程中球的重心先升高后降低,故D错误。 故选AC



本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/08c2c2b34935eefdc8d376eeaeaad1f3469311f8.html

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