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阶段验收评估(二) 相 互 作 用
(时间:60分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分,每小题只有一个选项正确)
1.(2014·哈尔滨三中月考)一根轻绳的上端悬挂在天花板上,下端挂一灯泡,则( )
A.灯泡受的重力和灯泡对绳的拉力是一对平衡力
B.灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
C.灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力
D.绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对平衡力
解析:选C 灯泡受的重力和绳对灯泡的拉力是一对平衡力,选项A、B错误;灯泡对绳的拉力和绳对灯泡的拉力是一对作用力和反作用力,绳对天花板的拉力和天花板对绳的拉力是一对作用力和反作用力,选项C正确,D错误。21cnjy.com
2.如图1所示,用一根长为l的细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向成30°角且绷紧,小球A处于静止,对小球施加的最小的力是( )
图1
A.mg B.mg
C.mg D.mg
解析:选C 当拉力F与细绳垂直时,拉力最小,最小值为Fmin=mgsin 30°=mg,故C正确。版权所有
3.(2014·苏州模拟)如图2所示,建筑工人要将建筑材料送到高处,常在楼顶装置一个定滑轮(图中未画出)。用绳AC通过滑轮将建筑材料提到某一高处,为了防止建筑材料与墙壁相碰,站在地面上的工人还另外用绳CB拉住材料,使它与竖直墙面保持一定的距离L。若不计两根绳的重力,在建筑材料缓慢提起的过程中,绳AC与CB的拉力F1和F2的大小变化情况是( )2-1-c-n-j-y
图2
A.F1增大,F2增大 B.F1增大,F2不变
C.F1不变,F2增大 D.F1减小,F2减小
解析:选A 根据平衡条件得知两绳拉力的合力与物体的重力大小相等、方向相反,保持不变;如图可知,两根绳子上的拉力F1和F2均增大。故A正确。
4.(2013·新课标全国卷Ⅱ)如图3,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F2>0)。由此可求出( )21*cnjy*com
图3
A.物块的质量
B.斜面的倾角
C.物块与斜面间的最大静摩擦力
C.物块对斜面的正压力
解析:选C 本题考查受力分析、力的分解、摩擦力、平衡条件及其相关知识,意在考查考生分析解决问题的能力。设斜面倾角为θ,斜面对物块的最大静摩擦力为f。平行于斜面的外力F取最大值F1时,最大静摩擦力f方向沿斜面向下,由平衡条件可得:F1=f+mgsin θ;平行于斜面的外力F取最小值F2时,最大静摩擦力f方向沿斜面向上,由平衡条件可得:f+F2=mgsin θ;联立解得物块与斜面间的最大静摩擦力f=(F1-F2)/2,选项C正确。
5.(2014·衡水调研)如图4所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次的推力之比为( )21·cn·jy·com
图4
A.cos θ+μsin θ B.cos θ-μsin θ
C.1+μtan θ D.1-μtan θ
解析:选B 第一次推力F1=mgsin θ+μmgcos θ,由F2cos θ=mgsin θ+μ(mgcos θ+F2sin θ),解得第二次推力F2=(mgsin θ+μmgcos θ)/(cos θ-μsin θ),两次的推力之比=cos θ-μsin θ,选项B正确。2·1·c·n·j·y
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分,每小题有多个选项正确,全选对得6分,选对但不全得3分,选错或不选得0分)【来源:21·世纪·教育·网】
6.(2014·淄博模拟)如图5所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B内,B放在长木板A上,整个装置处于静止状态,现缓慢减小木板的倾角θ过程中,下列说法正确的是( )
图5
A.A受到的压力逐渐变大
B.A受到的摩擦力逐渐变大
C.C对B的压力逐渐变大
D.C受到两个力的作用
解析:选AD 缓慢减小木板的倾角θ的过程中,球C只受重力和支持力作用,且二者等大反向,故D正确,C错误;取B、C为一整体,由平衡条件可得:fBA=(mB+mC)gsin θ,FNBA=(mB+mC)gcos θ,随θ减小,FNBA增大,fBA减小,故A正确,B错误。
7.(2014·靖江质检)如图6所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则( )www.21-cn-jy.com
图6
A.B对墙的压力增大
B.A与B之间的作用力减小
C.地面对A的摩擦力减小
D.A对地面的压力减小
解析:选BC 对小球B受力分析,作出平行四边形如图所示:A滑动前,B球受墙壁及A的弹力的合力与重力大小相等,方向相反;如图中实线所示;而将A向外平移后,B受弹力的方向将上移,如虚线所示,但B仍受力平衡,由图可知A对球B的弹力及墙壁对球的弹力均减小;故A错误,B正确;以AB为整体分析,水平方向上受墙壁的弹力和地面的摩擦力而处于平衡状态,弹力减小,故摩擦力减小,故C正确;竖直方向上受重力及地面的支持力,两物体的重力不变,故A对地面的压力不变,故D错误,故选B、C。 21*cnjy*com
8.(2014·哈尔滨三中月考)如图7所示,粗糙水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连。木块间的动摩擦因数均为μ,木块与水平面间的动摩擦因数相同,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块一起匀速前进。则需要满足的条件是( )
图7
A.木块与水平面间的动摩擦因数最大为
B.木块与水平面间的动摩擦因数最大为
C.水平拉力F最大为2μmg
D.水平拉力F最大为6μmg
解析:选AC 设木块与水平面间的动摩擦因数为μ′,把四个物体看作整体,分析受力,由平衡条件,水平拉力F=6μ′mg。隔离前面的2m,则F=3μ′mg+μmg,联立解得μ′=,F=2μmg,选项A、C正确,B、D错误。【来源:21cnj*y.co*m】
三、非选择题(本题共4小题,共52分,按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)【出处:21教育名师】
9.(13分)(1)某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候,测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图8所示,则由图线可知:www-2-1-cnjy-com
图8
①弹簧的劲度系数为________。
②弹簧的弹力为5 N时,弹簧的长度为________。
(2)“探究合力与分力的关系”的实验如图9甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,P为橡皮条与细绳的结点,用两把互成角度的弹簧秤把结点P拉到位置O。
图9
①从图甲可读得弹簧秤B的示数为________N。
②为了更准确得到合力与分力的关系,要采用作力的________(填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力。21·世纪*教育网
③图乙中与F1、F2效果相同的力是________(填“F”或“F′”)
④图乙中方向一定沿AO方向的力是________(填“F”或“F′”)。
解析:(1)由图可知,弹簧原长l0=10 cm,当形变量x=5 cm时,F=10 N,由F=kx可得:k=200 N/m,由F=kx可得,弹簧弹力为5 N时,弹簧的形变量x1==2.5 cm,故弹簧的长度为7.5 cm或12.5 cm。【版权所有:21教育】
(2)①弹簧秤B的示数为3.8 N。
②为了更准确得到合力与分力的关系,要采用作力的图示来表示分力与合力。
③图乙中与F1、F2作用效果相同的力是用一个弹簧秤把结点P拉到位置O的力F′。
④图乙中方向一定沿AO方向的力是F′,用平行四边形定则求得的合力F与F′有所偏差。
答案:(1)①200 N/m ②7.5 cm或12.5 cm (2)①3.8 ②图示 ③F′ ④F′
10.(12分)如图10所示,在光滑的水平杆上穿两个重均为2 N的球A、B,在两球之间夹一弹簧,弹簧的劲度系数为10 N/m,用两条等长的线将球C与A、B相连,此时弹簧被压短了10 cm,两条线的夹角为60°,求:
图10
(1)杆对A球的支持力为多大?
(2)C球的重力为多大?
解析:(1)A、C球的受力情况如图所示
其中F=kx=1 N
对于A球,由平衡条件得:
F=Tsin 30°
FN=GA+Tcos 30°
解得:FN=(2+)N
(2)由(1)可得两线的张力为:
T=2 N
对于C球,由平衡条件得:
2Tcos 30°=GC
解得:GC=2 N。
答案:(1)(2+)N (2)2 N
11.(13分)(2014·甘肃名校质检)擦黑板也许同学们都经历过,手拿黑板擦在竖直的黑板面上,或上下或左右使黑板擦与黑板之间进行摩擦,将黑板上的粉笔字擦干净。已知黑板的规格是:4.5×1.5 m2,黑板的下边缘离地的高度为0.8 m。小黑板擦(可视为质点)的质量为0.1 kg,现假定某同学用力将小黑板擦在黑板表面缓慢竖直向上擦黑板,当手臂对小黑板擦的作用力F与黑板面成45°角时,F=20 N,他能擦到的最大高度为2.05 m,g取10 m/s2。求:
(1)小黑板擦与黑板之间的动摩擦因数;
(2)若该同学擦到最高位置时意外让小黑板擦沿黑板面竖直向下滑落,求小黑板擦砸到黑板下边缘的速度大小;
(3)擦黑板时有这样的现象:粉笔字的位置越高或越远的地方,已经用力较大却还是不容易擦干净,请用物理知识简要解释。
解析:(1)小黑板擦向上缓慢移动,处于平衡状态,它的受力如图所示。水平方向:FN=Fsin θ
竖直方向:Fcos θ=mg+Ff
又Ff=μFN
所以μ=≈0.93
(2)小黑板擦可看成质点,它向下滑落的过程与黑板间无摩擦,它做自由落体运动。
由运动学公式:v2=2gh
得v==5 m/s
(3)当手臂的用力大小相同时,由Ff=μFsin θ可知:作用点的高度越高,手臂与黑板面的夹角越小,黑板擦与黑板间的摩擦力也就越小,所以手臂与黑板面夹角越小的地方越不容易擦干净。21教育名师原创作品
答案:(1)0.93 (2)5 m/s (3)见解析
12.(14分)如图11所示是一种研究劈的作用的装置,托盘A固定在细杆上,细杆放在固定的圆孔中,下端有滚轮,细杆只能在竖直方向上移动,在与托盘连接的滚轮正下面的底座上也固定一个滚轮,轻质劈放在两滚轮之间,劈背的宽度为a,侧面的长度为l,劈尖上固定的细线通过滑轮悬挂总质量为m的钩码,调整托盘上所放砝码的质量M,可以使劈在任何位置时都不发生移动。忽略一切摩擦和劈、托盘、细杆与滚轮的重力,若a=l,试求M是m的多少倍?
图11
解析:分析托盘、细杆、滚轮构成的系统和劈的受力,如图甲、乙所示,托盘、细杆、滚轮构成的系统受向下的重力F3=Mg,劈对滚轮的支持力F1,圆孔的约束力F2;劈受两个滚轮的作用力F4、F5,细线的拉力F6=mg。21教育网
对托盘有:F3=Mg=F1cos α,则Mg=F1
对劈有:F6=mg=2F5sin α,则mg=F5
因为F1与F5是作用力与反作用力,所以F1=F5。
由上三式得:M=m
代入数据得:M=1.5m。
答案:1.5倍
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