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1、課時素養(yǎng)評價十二 物體的受力分析
(25分鐘 60分)
一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)
1.下列現(xiàn)象中,物體受到了滑動摩擦力的作用的是( )
A.同學們在操場的跑道上跑步鍛煉身體時的腳
B.同學們在飲水機上接水時手拿著的水杯
C.慢慢行駛在校園內(nèi)的汽車的輪胎
D.同學們考試過程中寫字時的鋼筆筆尖
【解析】選D。A、B、C選項中,兩個物體的接觸面沒有發(fā)生相對運動,物體所受的摩擦力屬于靜摩擦力;D選項中,鋼筆筆尖在寫字過程中相對紙面滑動,受到的摩擦力為滑動摩擦力。
2.若氣球下掛一重物,沿與水平面成45°角的方向斜向上勻速上升,如圖所示,不考慮空氣阻力,從力的
2、相互性和作用效果的角度,分析氣球和重物整體受力情況,下列說法正確的是 ( )
A.受重力、浮力、水平方向的風力
B.只受重力和浮力的作用
C.受重力、浮力、斜向上的沖力
D.受重力、浮力、風力、斜向上的沖力
【解析】選B。根據(jù)力是物體間的相互作用可知,對于一個力總是同時對應著受力物體和施力物體,對于C、D選項中的沖力,我們找不到相應的施力物體,因此不存在,所以C、D錯誤;根據(jù)力的作用效果可知,物體受到力的作用會改變運動狀態(tài)或發(fā)生形變,反過來我們也能根據(jù)物體的運動狀態(tài)來判定物體的受力情況,我們發(fā)現(xiàn)如果氣球和重物整體受重力、浮力、水平方向的風力三個力的作用,就不可能做勻速直線運動,
3、故A錯,只有B選項正確。
3.如圖所示,長方體木塊擱在光滑方形槽中,則長方體木塊除重力外還受到彈力的個數(shù)是 ( )
A.1個 B.2個 C.3個 D.4個
【解析】選C。長方體木塊擱在光滑方形槽中,與槽接觸的地方有三處,并且都有相互作用,故長方體木塊除重力外還受到彈力的個數(shù)是3個,故選項C正確。
4.如圖所示,過安全檢查通道時,行李與水平傳送帶相對靜止,在水平傳送帶上隨傳送帶同向勻速運動,它受到的力是 ( )
A.重力、彈力、靜摩擦力
B.重力、彈力
C.重力、彈力、滑動摩擦力
D.重力、滑動摩擦力
【解析】選B。物體隨傳送帶一起勻速運動,故物體處于平
4、衡狀態(tài),所受合外力為零。在豎直方向物體受重力和傳送帶的支持力,合力為零;假設水平方向存在摩擦力,但如果水平方向受摩擦力作用,則沒有力與摩擦力平衡,因水平方向物體不受外力作用,故物體不受摩擦力。
5.如圖所示,A、B兩物體重力都等于10 N,各接觸面間的動摩擦因數(shù)都等于0.3,F1=1 N和F2=2 N的兩個水平力分別作用在A和B上,A、B均靜止,則A受的摩擦力和地面對B的摩擦力大小分別為 ( )
A.3 N,6 N B.1 N,2 N
C.1 N,1 N D.0 N,1 N
【解析】選C。因兩個物體都處于靜止狀態(tài),故所受的摩擦力均為靜摩擦力;對物體A受力分析可知:
5、F1==1 N;對A、B整體受力分析,由平衡條件可知:F2=F1+,解得=1 N,故C正確。
6.如圖所示,兩個彈簧質(zhì)量不計,兩個小球的重力均為4 N,則A、B兩彈簧在靜止時的受力分別是 ( )
A.4 N,4 N B.8 N,8 N
C.4 N,8 N D.8 N,4 N
【解析】選D。將兩個小球看成整體,根據(jù)平衡條件可知A彈簧的彈力等于二者重力之和,即FA=2G=8 N;單獨對下面的小球分析,根據(jù)平衡條件可知:FB=G=4 N,故選項D正確,A、B、C錯誤。
二、計算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)
7.(14
6、分)如圖,質(zhì)量為2 kg的物體放在水平地板上,用一原長為8 cm的輕質(zhì)彈簧水平拉該物體,當其剛開始運動時,彈簧的長度為11 cm,當彈簧拉著物體勻速前進時,彈簧的長度為10.5 cm,已知彈簧的勁度系數(shù)k=200 N/m。求:
(1)物體所受的最大靜摩擦力為多大?
(2)物體所受的滑動摩擦力為多大?
(3)物體與地板間的動摩擦因數(shù)是多少?(g均取10 m/s2)
【解析】(1)當物體剛開始被拉動時,彈簧的伸長量為Δx1=11 cm-8 cm=3 cm,
根據(jù)胡克定律可得:彈簧的彈力為:
F1=kΔx=200 N/m×0.03 m=6 N,
此時物體所受的最大靜摩擦力等于彈簧
7、的彈力,即Ffmax=6 N。
(2)當物體勻速滑動時,彈簧的伸長量為Δx2=10.5 cm-8 cm=2.5 cm,根據(jù)胡克定律可得:彈簧的彈力為:
F2=kΔx2=200 N/m×0.025 m=5 N,
此時物體所受的滑動摩擦力等于彈簧的彈力,即Ff=5 N。
(3)由滑動摩擦力公式可得:Ff=μFN=μmg,求得μ=0.25。
答案:(1)6 N (2)5 N (3)0.25
8.(16分)如圖所示,GA=20 N,GB=10 N,A與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,其余摩擦不計,求下列(1)、(2)兩種情況下物體A受到什么摩擦力?大小如何?
(1)F=0。
(2
8、)F=10 N。
(3)若要使A勻速運動,所加的豎直方向的力F的大小是多少?(假設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)
【解析】(1)A物體與水平面間的最大靜摩擦力為Fmax=μGA=0.4×20 N=8 N。繩對A的水平拉力為F=GB=10 N,大于最大靜摩擦力8 N,故A在桌面上滑動,受到的滑動摩擦力為=μGA=0.4×20 N=8 N。
(2)A物體與水平面間的最大靜摩擦力為F′max=μ(GA+F)=0.4×(20+10)N=12 N。繩對A的水平拉力為F=GB=10 N,小于最大靜摩擦力12 N,故A在桌面上靜止,所受的靜摩擦力為=GB=10 N。
(3)當A勻速滑動時,μ(GA+F
9、′)=GB,解得F=5 N。
答案:(1)滑動摩擦力 8 N
(2)靜摩擦力 10 N (3)5 N
(15分鐘 40分)
9.(6分)(多選)關于摩擦力,以下說法中正確的是 ( )
A.運動物體可能受到靜摩擦力作用,但靜止物體不可能受到滑動摩擦力作用
B.靜止物體可能受到滑動摩擦力作用,但運動物體不可能受到靜摩擦力作用
C.正壓力越大,摩擦力可能越大,也可能不變
D.摩擦力方向可能與速度方向在同一直線上,也可能與速度方向不在同一直線上
【解析】選C、D。靜摩擦力存在于相對靜止的兩物體之間,滑動摩擦力存在于相對運動的兩物體之間,運動物體可能受到靜摩擦力作用,靜止物體也可
10、能受到滑動摩擦力作用,故A、B錯誤;由Ff=μFN知,滑動摩擦力與壓力成正比,而靜摩擦力與壓力無關,故C正確;摩擦力方向有可能與速度方向不在一條直線上,比如隨水平轉(zhuǎn)盤一起勻速轉(zhuǎn)動的物體,受到的靜摩擦力指向圓盤的圓心,與速度垂直,故D正確。
10.(6分)(多選)如圖所示,輕彈簧的兩端各受10 N拉力F作用,彈簧平衡時伸長了5 cm(在彈性限度內(nèi)),那么下列說法中正確的是 ( )
A.該彈簧的勁度系數(shù)k=200 N/m
B.該彈簧的勁度系數(shù)k=400 N/m
C.根據(jù)公式k=,彈簧的勁度系數(shù)k會隨彈簧彈力F的增大而增大
D.彈簧的彈力為10 N
【解析】選A、D。根據(jù)胡克定
11、律F=kx得,彈簧的勁度系數(shù)k===200 N/m,選項A正確,B錯誤;彈簧的勁度系數(shù)k與彈簧彈力F的變化無關,與彈簧本身有關,選項C錯誤;彈簧的彈力大小等于一端的拉力,選項D正確。
11.(6分)木塊A、B分別重50 N和60 N,它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25,夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2 cm,彈簧的勁度系數(shù)為400 N/m,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動,現(xiàn)用F=1 N的水平拉力作用在木塊B上,如圖所示,力F作用后 ( )
A.木塊A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木塊A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木塊B所受摩擦力大小是9 N
D.木塊B所受摩擦力大
12、小是7 N
【解析】選C。因輕彈簧被壓縮了2 cm,故彈簧彈力為F=kΔx=8 N,A、B兩木塊所受的最大靜摩擦力分別為FAm=12.5 N,FBm=15 N,B木塊在水平方向的主動力共為9 N,小于其最大靜摩擦力,故地面給B木塊的摩擦力為9 N,A木塊在水平方向的主動力共為8 N,也小于其最大靜摩擦力,故地面給A木塊的摩擦力為8 N,故選項C正確。
12.(22分)如圖所示,一重為40 N的木塊原來靜止在水平桌面上,某瞬間在水平方向上同時受到兩個方向相反的力F1、F2的作用,其中F1=13 N,F2=6 N。已知木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為0.2,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,求:
13、
(1)木塊所受的摩擦力的大小和方向。
(2)當只將F1撤去時,木塊受到的摩擦力的大小和方向。
(3)若撤去的力不是F1而是F2,求木塊受到的摩擦力的大小和方向。
【解析】木塊所受最大靜摩擦力為:
Fmax=μFN=μG=0.2×40 N=8 N
(1)由于合力F=F1-F2=(13-6)N=7 NFmax,所以木塊相對水平面向右滑動,故木塊受的滑動摩擦力
Ff3=μG=0.2×40 N=8 N,
方向水平向左。
答案:(1)7 N 水平向左
(2)6 N 水平向右 (3)8 N 水平向左
7