1.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O 点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上,细线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球,当它们处于静止状态时,质量为m 1的小球与O
点的连线与水平线的夹角为α
=60?
,则
(1
)绳中拉力为多少? (2
2.(10分) 如图所示,A 、B 两球完全相同,质量均为m ,用两根等长的细线悬挂在O 点,两
球之间固连着一根劲度系数为k 的轻弹簧,两球静止时,弹簧位于水平方向且与AB 两球心连线共线,两根细线之间的夹角为θ,求:
O
(1)细线中拉力的大小; (2)弹簧长度的压缩量.
3.如图所示,物重30 N ,用OC 绳悬挂在O 点,OC 绳能承受最大拉力为,再用一绳系OC 绳的A 点,BA 绳能承受的最大拉力为30 N ,现用水平力拉BA ,可以把OA 绳拉到与竖直方向成多大角度?
4.(8分)如图所示,质量M 的木块A 套在水平杆上,并用轻绳将木块A 与质量m =
的小球相连。今用跟水平方向成α=300角的力F 拉着球带动木块一起向右
匀速运动,运动中M 、m 相对位置保持不变,取g =10m/s。求:
2
(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角
θ;
(2)木块与水平杆间的动摩擦因数
μ。
5.如图,质量为m 的物体C 放在水平木板AB 上,当以0.5mg 的水平力作用于c 物体时,恰好使c 物体匀速运动。现撤去水平力并将木板一端抬高,当AB 与水平成45°时,求物体c 所受的摩擦力多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
6.(10分) 如图所示,M 、N 为固定在光滑水平地面上的两块光滑竖直挡板,两板间叠放着A 、B 两个等长的光滑圆柱体. 已知圆柱体A 的底面半径为2m, 圆柱体B 的底面半径为3m ,M 、N 两板间的距离为8m. 圆柱体A 对M 挡板的压力为12N, 圆柱体A 的质量为1kg. 求:(1)圆柱体A 对圆柱体B 的支持力的方向与水平方向的夹角为多少度?(2)圆柱体A 对地面的压力为多少?(g 取10m/s2)
7.(11分)如图所示,矩形斜面水平边的长度为0.6m ,倾斜边的长度为0.8m ,斜面倾角为37°,一与斜面动摩擦因数为μ=0.6的小物体重25N ,在与斜面平行的力F 的作用下,沿对角线AC 匀速下滑,求推力F 的大小(Sin37°=0.6,Cos37°=0.8)。
8.(原创题)2009年12月26日起,武广高铁正式运行,由于电气化改造工程的技术标准较高,改造后列车运行速度加快、密度加大,因此对行车安全和人身安全提出了更高的要求.如图2-3-12所示为供电线路两电线杆之间电线覆冰后的情形,假设电线质量分布均匀,两电线杆正中间O 处的张力为F ,电线与电线杆结点A 处的切线与竖直方向的夹角为θ,求:
结点A 处作用于电线的拉力大小F A 为多少?两电杆间覆冰电线的质量为多大?
图2-3-12
9.(22分) 如图(a ),小球甲固定于水平气垫导轨的左端,质量m=0.4kg的小球乙可在导轨上无摩擦地滑动,甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能,相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化。现已测出势能随位置x 的变化规律如图(b )中的实线所示。已知曲线最低点的横坐标x 0=20cm,虚线①为势能变化曲线的渐近线,虚线②为经过曲线上某点的切线。 0
图(a )
图(c )
0.5 0.4
0.3 0.2 0.1
(1)将小球乙从x 1=8cm处由静止释放,小球乙所能达到的最大速度为多大?
(2)假定导轨右侧足够长,将小球乙在导轨上从何处由静止释放,小球乙不可能第二次经过x 0=20cm的位置?并写出必要的推断说明;
(
3)若将导轨右端抬高,使其与水平面的夹角α=30°,如图(c)所示。将球乙从x 2=6cm处由
图(b )
静止释放,小球乙运动到何处时速度最大?并求其最大速度;
(4)在图(b)上画出第(3)问中小球乙的动能E k 与位置x 的关系图线。
10.(14分) 中国首艘航母“瓦良格”号即将投入使用,航母服役将成为“中国军队全面推进军事现代化进程的重大转折点”。为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离,现
3
代航母大多采用了蒸汽弹射技术.一架总质量M=5.0x10kg 的战机如果采用滑行加速(只依靠自身动力系统加速) ,要达到v o =60m/s 的起飞速度,甲板水平跑道的长度至少为120m 。采用蒸汽弹射技术,战机在自身动力和持续的蒸汽动力共同作用下只要水平加速60m 就能达到起飞速度。假设战机起飞过程是匀加速直线运动,航母保持静止,空气阻力大小不变,取
2
g=l0m/s 。
(1)采用蒸汽弹射技术,求战机加速过程中加速度大小以及质量m=60kg的飞行员受到座椅作用力的大小。
(2)采用蒸汽弹射技术,弹射系统的弹力为多大? 弹力在加速60m 的过程中对战机做的功是多少?
11.(2011年镇海中学高三质检) 如图所示,AC 和BC 两轻绳共同悬挂一质量为m 的物体,若保持AC 绳的方向不变,AC 与竖直方向上的夹角为60°,改变BC 绳的方向,试求:
(1)物体能达到平衡时,θ角的取值范围.
(2)θ在0~90°的范围内,求
BC 绳上拉力的最大值和最小值.
12.
如图所示,质量的木块
A 套在水平杆上,并用轻绳将木块A 与质量0
的小球相连。今用跟水平方向成α=30角的力拉着球带动木块一起向右匀速运动,
2
运动中M 、m 相对位置保持不变,取g=10m/s。求: (1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ; (2)木块与水平杆间的动摩擦因数为μ。
13. 夹角为60°的V型槽固定在水平地面上,槽内放一根重500N 的金属圆柱体,用F=200N沿圆柱体轴线方向的拉力拉圆柱体,可使它沿槽匀速滑动,如图所示.求圆柱体和V型槽间的滑动摩擦因数μ.
14
. (
8分)供电局某工程队在冬天架设电线,如图所示,设两电线杆间距离为L ,铜导线总质量为M ,电线架好后,在两杆正中部位电线下坠的距离为h ,电线在杆上固定处的切线方向与竖直方向的夹角为θ,求:
(1)两电线杆处的电线弹力. (2)当到夏天时,两电线杆处的电线弹力与冬天相比是变大了,还是变小了? 为什么?(提示:导线上每处的弹力均沿切线方向)
15.高压输电线及支撑电线的铁塔,可将之视为如图所示的结构模型。已知铁塔(左右对称)质量为m ,塔基宽度为d ,塔高为H ,相邻铁塔间输电线的长度为L ,其单位长度的质量为m 0,输电线顶端的切线与竖直方向成θ角。求: (1)每个铁塔对塔基的压力;
(2)输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少?
16.(15分)如图所示,长方形斜面倾角为面倾角为
,其长为0.8m ,宽为0.6m ,一重长方形斜
,其长为0.8m ,宽为0.6m ,为25N 的木块在斜面体上部,它与斜面间的动摩
擦因数为0.6,要使木块沿对角线AC 方向匀速下滑,需加方向平行于斜面的力为多大?方向如何?(sin
=0.6,cos
=0.8,tg
=0.75)
17.“验证力的平行四边形定则”实验的步骤如下,请你将实验步骤补充完整. ①在水平放置的木板上,固定一张白纸; ②把橡皮筋的一端固定在O 点,另一端拴两根带套的细线. 细线和橡皮筋的交点叫做结点;
③在纸面离O 点比橡皮筋略长的距离上标出A 点;
④用两个弹簧秤分别沿水平方向拉两个绳套,把结点拉至A 点,如图所示,记下此时两力F 1和F 2的方向和大小;
⑤改用一个弹簧秤沿水平方向拉绳套,仍把结点拉至A 点,
; ⑥拆下弹簧秤和橡皮筋;
⑦在A 点按同一标度,作F 1、F 2、F 三个力的图示; ⑧ ; ⑨比较F 合和F 的大小和方向并得出结论.
(1)请你在图3-2-16中的坐标线上作出Fx 图象.
图3-2-16
(2)写出曲线所代表的函数. (x 用m 作单位) (3)解释函数表达式中常数的物理意义.
19.如图a ,某同学要测量滑块与长木板间的动摩擦因数μ,没有打点计时器,他用一滴瓶作计时工具,已知从滴瓶的滴管中每隔一定时间会有一小液滴落下,将滴瓶放在滑块上,取一带有均匀刻度线的长木板,木板水平放置时,滑块放在木板左端,然后轻推滑块,给它一向右的速度,结果在木板上得到如图b 所示的液滴点迹;若将木板的右端A 适当抬起,使木板与水平方向成一α角,然后让滑块在A 端开始下滑,结果在木板上得到如图c 所示的液滴点迹,则根据图b 、c 可计算得到动摩擦因数μ= ____________ .
20.某学习小组通过实验知道:在弹性限度内,弹簧的弹力F 的大小与弹簧的伸长(或缩短)量x 成正比,公式表达为F =kx ;并且不同的弹簧,其劲度系数k 也不同.现在该学习小组将两根已知劲度系数分别为k l 、k 2的弹簧A 和B 串接成一根新弹簧,并想通过实验确定新弹簧的劲度系数k 3 与k l 、k 2的关系. (1)甲同学猜想是k 3=k1+k2,乙同学猜想是
111
=+。其中有一位同学的猜想是对的,k 3k 1k 2
请你判断出谁对谁错,并写出判断依据.
____________________________________________________________________________。 (2)为了验证理论推导的正确性,可通过实验来完成.实验所需的器材除了弹簧A 和B 、已 知质量m 且质量相等的钩码外,还需要的器材有_______________________________。 (3)请你写出完整的实验步骤.
力的相互作用
力
1. 力的概念
力是物体与物体之间的相互作用, 一个物体受到力的作用, 一定有另一个物 体对他施加这种作用,脱离物体的力是不存在的
2. 力的本质
(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力 物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。
(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作 用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果 不能抵消。
(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示 同一直线上的两个方向, 使矢量运算简化为代数运算; 这时符号只表示力的方向, 不代表力的大小。
(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不 会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。
3. 力的作用效果
力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变 _,二是改变物体的运动状 态。 这两种效果可各自独立产生, 也可能同时产生。 通过力的效果可检验力的存 在。
4. 力的三要素:大小、方向、作用点
完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、 F2的大小、方向均相 同时, 我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同 点时可以产生不同的效果。
力的大小可用弹簧秤测量, 也可通过定理、 定律计算, 在国际单位制中, 力 的单位是牛顿,符号是 N 。
5. 力的图示和力的示意图
(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长 短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。
(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方 向。
例 1下列关于力的说法中,正确的是 ( )
A.只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用
B.力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体
C.一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力
D .物体的施力和受力是同时的
解:力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发 生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;通过场发生的作用叫场力,如重力、电场 力、磁场力等。物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为 B 、 D
6.力的分类
(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、 分子力等。
(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑 力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。
7.重力
(1)重力的产生:
重力是由于地球的吸收而产生的 , 重力的施力物体是地球。
(2)重力的大小:
○ 1由 G=mg计算, g 为重力加速度,通常在地球表面附近, g 取 9.8米/秒 2, 表示质量是 1千克的物体受到的重力是 9.8牛顿。
○ 2由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3)重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的, 即与水平面垂直, 不一定指向地心 . 重力是矢量。 (4)重力的作用点——重心
○ 1物体的各部分都受重力作用,效果上 , 认为各部分受到的重力作用都集中 于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。
○ 2重心跟物体的质量分布、 物体的形状有关, 重心不一定在物体上。 质量分 布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。
【 例 2】关于物体的重心,以下说法正确的是
A.物体的重心一定在该物体上
B.形状规则的物体,重心就在其中心处
C.用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心
D .重心是物体上最重的一点
解:重心是物体各部分的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬 挂法确定, 其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。 重心不一定在 物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故 AB 错, (如一根弯曲的杆,其重心 就不在杆上 ) 用悬线挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力 等大、反向、共线,故 C 正确。
(5)重力和万有引力
重力是地球对物体万有引力的一个分力, 万有引力的另一个分力提供物体随 地球自转的向心力, 同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同, 但由此引 起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。 除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。
重力的大小及方向与物体的运动状态无关, 在加速运动的系统中, 例如:发 生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg 。
8.弹力
产生条件:
(1)物体间直接接触;
(2)接触处发生形变 (挤压或拉伸 ) 。
弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下:
(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向 .
(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。
(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。
弹力的大小:弹力的大小跟形变量的大小有关。
○ 1弹簧的弹力,由胡克定律 F=kx,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截
面积等决定, x 为形变量,即弹簧伸缩后的长度 L 与原长 L 0 的差:x=|L-L 0
|,不
能将 x 当作弹簧的长度 L
○ 2一般物体所受弹力的大小, 应根据运动状态, 利用平衡条件和牛顿运动定律计 算。
(4)面与面、点与面接触的压力或支持力的方向总垂直于接触面,指向被压或被 支持的物体,如图所示,球和杆所受弹力的示意图。
【 例 3】如图所示,小车上固定一根折成 α角的曲杆,杆的另一端一固定一质量 为 m 的球, 则当小车静止时和以加速度 a 向右加速运动时杆对球的弹力大小及方 向如何 ?
解:当小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上,大 小等于 mg 。
当小车加速运动时, 设小球受的弹力 F 与竖直方向成 θ角, 如图所示, 根据 牛顿第二定律,有:Fsin θ=ma Fcosθ=mg
解得:F=22) () (ma mg tanθ=a/g
可见, 杆对球弹力的方向与加速度大小有关, 只有当加速度 a=gtanα、 且方 向向右时,杆对球的弹力才沿着杆;否则不沿杆的方向。
9. 摩擦力
摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近 的。
产生的条件:
(1)相互接触的物体间存在压力;
(2)接触面不光滑;
(3)接触的物体之间有相对运动 (滑动摩擦力 ) 或相对运动的趋势 (静摩擦力 ) 。 注意 :不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的 摩擦力必是滑动摩擦力。 静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力, 受静 摩擦力作用的物体不一定静止。 滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩 擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。
摩擦力的方向:
沿接触面的切线方向 (即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直 ) , 与物体相对运 动 (或相对:运动趋势 ) 的方向相反。 例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的 方向沿接触面 (斜面 ) 向上。
注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动, 与以地面为参考系的 运动不同, 故摩擦力是阻碍物体间的相对运动, 其方向不一定与物体的运动方向 相反。
例如:站在公共汽车上的人, 当人随车一起启动 (即做加速运动 ) 时, 如图所 示,受重力 G 、支持力 N 、静摩擦力 f 的作用。当车启动时,人相对于车有向后 的运动趋势, 车给人向前的静摩擦力作用; 此时人随车向前运动, 受静摩擦力方 向与运动方向相同。
摩擦力的大小:
(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状 态 (平衡或加速 ) 由平衡条件或牛顿定律求解。 静摩擦力的变化存在一个最大值 --最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小 (
最大静摩擦力与正压
力成正比 ) 。
(2)滑动摩擦力与正压力成正比, 即 f=N
, μ为动摩擦因数, 与接触面材料和粗 糙程度有关; N 指接触面的压力,并不总等于重力。
【例 6】如下图所示,拉力 F 使叠放在一起的 A 、 B 两物体以共同速度沿 F 方向做匀速直线 运动,则 ( )
A.甲、乙图中 A 物体均受静摩擦力作用,方向与 F 方向相同。
B.甲、乙图中 A 物体均受静摩擦力作用,方向与,方向相反
C.甲、乙图中 A 物体均不受静摩擦力作用
D.甲图中 A 物体不受静摩擦力作用,乙图中 A 物体受静摩擦力作用,方向与 F 方向相同
解 :假设甲图中 A 物体受静摩擦力作用,则它在水平方向上受力不平衡,将不可能随 B 物 体一起做匀速直线运动,所以 A 物体不受静摩擦力作用,这样就排除了 A 、 B 两项的正确 性. C 、 D 两项中哪个正确,由乙图中 A 物体是否受静摩擦力判定.假设乙图中 A 物体不 受静摩擦力作用,则它将在其重力沿斜面的分力作用下向下滑.不能随 B 物体保持沿斜面 向上的匀速直线运动.因此乙图中 A 物体一定受静摩擦力作用,且方向与 F 方向相同, c 项是不正确的.
答案:
D
力的相互作用
力的相互作用
一、单选题(本大题共10小题,共40.0分)
1. 如图所示,一质量为m 的物体A 恰能在倾角为α,质量为M
的斜面体上匀速下滑.若用与斜面平行的大小为F 的力推A ,使
A 加速下滑,斜面体始终静止.下列关于斜面体受地面的摩擦力
和支持力的说法正确的是( )
A. 斜面体受地面的摩擦力大小为0
B. 斜面体受地面的摩擦力方向水平向左,大小为F cos α
C. 斜面体受地面支持力增大
D. 斜面体受地面的摩擦力方向水平向右,大小为F cos α
2. 如图所示,固定的倾角θ=37°的斜坡C 上放有一
个长方形木块A ,它恰好能静止在斜坡上,某人把一
正方形铁块B 放在木板上,已知铁块与木板间的摩擦
因数为0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下
列说法正确的是( )
A. 铁块能静止在木块上 B. 铁块会匀
速下滑
C. 木块仍然能够静止 D. 木块会加速下滑
3. 如图所示,三个质量均为m
的小木块在三个质量均为M 、
倾角均为α的固定锲块上下
滑,它们与锲块间的动摩擦因
数各不相同,致使第一小木块
加速下滑,第二小木块匀速下滑,第三小木块以初速υ0减速下滑.则在下滑过程中,锲块对地面的压力N 1、N 2、N 3之间的关系为( )
A.N 1=N2=N3 B.N 1>N 2>N 3 C.N 2>N 1>N 3 D.N 3>N 2>N 1
4. 有甲、乙两根完全相同的轻绳,甲绳A 、B 两端按图
甲的方式固定,然后将一挂有质量为M 的重物的光滑轻
质动滑轮挂于轻绳上,当滑轮静止后,设绳子的张力大
小为T 1;乙绳两端按图乙的方式连接,然后将同样的定
滑轮且挂有质量为M 的重物挂于乙轻绳上,当滑轮静止
后,设乙绳子的张力大小为T 2.现甲绳的B 端缓慢向下
移动至C 点,乙绳的E 端缓慢移动至F 点,在两绳的移动过程中,下列说法正确的是( )
A.T 1、T 2都变大 B.T 1变大、T 2变小
C.T 1、T 2都不变 D.T 1不变、T 2变大
5. 如图所示,用细绳系住小球放在倾角为θ的光滑斜面上,当细绳
由水平方向逐渐向上偏移时,球对绳的拉力F 和对斜面的压力N 将
( )
A.F 逐渐增大,N 逐渐减小 B.F 逐渐减小,N 逐渐增大
C.F 先增大后减小,N 逐渐减小 D.F 先减小后增大,N 逐渐减
小
6. 如图所示,用手握紧瓶子使瓶子静止在空中,关于瓶子所受摩擦力以
下正确的是( )
A. 感觉瓶子将要滑下时,用力使劲握瓶子是为了增大此时的滑动摩擦力
B. 感觉瓶子将要滑下时,用力使劲握瓶子是为了增大此时的静摩擦力
C. 摩擦力的大小不会因为手的握力增大而增大
D. 摩擦力的大小等于瓶子的总重力,方向竖直向下
7. 如图,在光滑地面上,水平外力F 拉动小车和木块一起做无相
对滑动的加速运动.小车质量是M ,木块质量是m ,力大小是F ,
加速度大小是a ,木块和小车之间动摩擦因数是μ.则在这个过
程中,木块受到的摩擦力大小是( )
A.μmg B. C.μ(M+m )g D.M a
8. 如图所示,重物G 用OA 和OB 两段等长的绳子悬
挂在半圆弧的架子上,B 点固定不动,A 端由顶点C
沿圆弧缓慢向D 移动,在此过程中,绳子OA 上的张
力将( )
A. 变小 B. 变大 C. 先变大后变
小 D. 先变小后变大
9. 如图所示,水平横梁一端B 插在
墙壁内,另一端装有光滑轻小滑轮
另一端跨过滑轮后悬挂一质量为
则滑轮受到绳子作用力为( ) C ,一轻绳一端A 固定于墙壁上,M=10kg 的重物,∠ACB=30°,
A.50N B.50N C.100N D.100N
10. 如图所示,顶端装有定滑轮的斜面体放在粗糙水平面上,A 、B
两物体通过细绳相连,并处于静止状态(不计绳与滑轮间的摩
擦).现用水平向右的力F 作用于物体B 上,将物体B 缓慢拉高一
定的距离,此过程中斜面体与物体A 仍然保持静止.在此过程中( )
A. 斜面体对A 物体的摩擦力一定变大 B. 斜面体对A 物体的支持力一定变大
C. 地面对斜面体的摩擦力一定变大 D. 地面对斜面体的支持力一定变大
二、多选题(本大题共10小题,共40.0分)
11. 汽车内有一用轻绳悬挂的小球,某段时间内绳与
竖直成某一固定角度,如图所示,若在汽车底板上还
有一个跟其相对静止的物体m 1,则关于汽车的运动情
况和物体m 1的受力情况正确的是( )
A. 汽车一定向右做匀加速运动
B. 汽车可能向左做匀减速运动
C. m 1除受到重力、底板的支持力作用外,还一定受到向右的摩擦力作用
D. m 1除受到重力、底板的支持力作用外,还可能受到向左的摩擦力作用
12. 如图所示,不计质量的光滑小滑轮用细绳悬挂于墙
上O 点,跨过滑轮的细绳连接物块A 、B ,物块A 、B
都处于静止状态.现将物块B 向右移至C 点后,物块
A 、B 仍保持静止,下列说法中正确的是( )
A.B 与水平面间的摩擦力增大 B. 地面对B
的支持力减小
C. 悬于墙上的绳所受拉力不变 D.A 、B 静止时,始终有α=β=θ成立
13. 如图所示,平行板电容器的两极板A 、B 接于电池两极,一带正电
的小球悬挂在电容器内部,闭合S ,电容器充电,稳定后悬线偏离竖
直方向的夹角为θ.则( )
A. 保持S 闭合,将A 板向B 板靠近,则θ增大
B. 保持S 闭合,将A 板上移一点距离,则θ不变
C. 断开S ,将A 板下移一点距离,则θ增大
D. 断开S ,将A 板向B 板远离,则θ减小
14. 如图所示,光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A ,
A 与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B ,对A 施加一水平向左的
力F ,整个装置保持静止.若将A 的位置向左移动少许,整个装
置仍保持平衡,则移动后和移动前相比较( )
A. 水平外力F 减小 B.A 对B 的作用力增大
C. 地面对A 的支持力减小 D.B 对A 的作用力减小
15. 水平的皮带传送装置中,O 1为主动轮,O 2为从动轮,皮
带在匀速移动且不打滑,此时把一重10N 的物体由静止放
在皮带上的A 点,若物体和皮带间的动摩擦因数μ=0.4,
则下列说法正确的是( )
A. 刚放上时,物体受到向左的滑动摩擦力4N
B. 物体达到相对静止前,物体向左运动,物体相对皮带向右运动
C. 皮带上M 点受到向下的静摩擦力
D. 皮带上N 点受到向上的静摩擦力
16. 竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘.两个带有同种电荷的小球A 、B
分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直平面内,若用图示方向
的水平推力F 作用于小球B ,则两球静止于图示位置.如果将小球向左
推动少许,并待两球重新达到平衡时,跟原来相比( )
A. 两小球间距离将增大 B. 两小球间距离将减小
C. 推力F 将增大 D. 推力F 将减小
17. 在水平面上静止地放一足够长木板N ,将一铁块M 放在
木板上,在长木板的右端加一水平向右的拉力F ,拉力的
大小由零逐渐增大,已知铁块的质量为2m 、长木板的质
量为m ,铁块与长木板间的摩擦因数为μ、长木板与水平间的动摩擦因数为0.5μ,且满足最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度用g 表示,则( )
A. 如果外力F 3μmg ,则铁块与长木板之间有相对运动
D. 在逐渐增大外力F 的过程中,铁块加速度的最大值为μg
18. 如图所示,水平桌面上平放着一副扑克牌,总共54张,每一张牌
的质量都相等,牌与牌之间的动摩擦因数以及最下面一张牌与桌面之
间的动摩擦因数也都相等.用手指以竖直向下的力按压第一张牌,并
以一定的速度水平移动手指,将第一张牌从牌摞中水平移出(牌与手
指之间无滑动).设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则( )
A. 第1张牌受到手指的摩擦力方向与手指的运动方向相反
B. 从第2张牌到第54张牌之间的牌不可能发生相对滑动
C. 从第2张牌到第54张牌之间的牌可能发生相对滑动
D. 第54张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向相反
19. 小车上固定一变成α角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m 的小球,当车在水平面上向右运动时,杆对小球的力( )
A. 一定沿杆向
上 B. 不可能水平向右
C. 一定竖直向上 D. 可能不沿杆
20. 如图所示,AC 是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆BC 一端通过铰链固定在C 点,另一端B 栓牢一根轻绳,轻绳下端悬挂一重为G 的物体,上端绕过定滑轮A ,用水平拉力F 拉轻绳,开始时∠BCA=160°,现使∠BCA缓慢变小,直到杆BC 接近竖直杆AC .在此过程中(不计滑轮质量,不计摩擦)( )
A. 拉力F 大小不变
B. 拉力F 逐渐减小
C. 轻杆B 端所受轻绳的作用力大小不变
D. 轻杆B 端所受轻绳的作用力先减小后增大
三、计算题(本大题共4小题,共40.0分)
22. 在倾角为30°的斜面上放着一个质量M=2kg 的物体A ,由轻
绳与质量为m =1.5kg 的物体B 相连,如图所示,A 和B 都处于静
止状态,求物体A 所受的摩擦力的大小和方向.(g 取10N/kg )
23. 如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角θ=30°,
皮带在电动机的带动下,始终保持v 0=2m /s 的速率运
行.现把一质量m =10kg 的工件(可看做质点)轻轻放
在皮带的底端,经时间t =1.9s ,工件被传送到h =1.5m
2的高处,取g =10m /s .求:
(1)工件与皮带间的动摩擦因数;
(2)电动机由于传送工件多消耗的电能.
24. 传送带与地面成夹角θ=37°,以11m /s 的速度逆时针转动,有一物块在传送带右上方以v 0=4m /s 的速度水平抛出,恰好无碰撞落入传送带上端A 位置处,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.75,已知传送带从A 到B 的长度L=16m ,物块质量1kg ,则
(1)物体从A 到B 需要的时间为多少;
(2)从A 到B 摩擦力做多少功;
(3)从A 到B 摩擦生热是多少.
相互作用的力
俗话说:“一个巴掌拍不响.”在联欢会上,当我们欣赏到精彩节目时,高兴得热烈鼓掌,把两只手都拍痛了.如果左手不动,用右手使劲去拍左手,那么是不是只有左手痛呢?试验一下,感觉两手一样痛,这是什么道理呢?
一、知识要点
1.关于力的基本概念
力是物体间的相互作用.力的作用效果:一是可以使物体发生形变;二是可以改变物体的运动状态.
力的概念是从大量与力有关的自然、生活、生产现象中归纳、概括出来的.物理学中通常将物体之间的推、拉、提、压、排斥、吸引等都叫做作用.这里所说的作用指的就是力.
观察和实验表明,两个物体间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体有力的作用,另一个物体一定同时对这个物体有力的作用,物体间相互作用的这一对力,常常叫作用力和反作用力.把相互作用的两个力分成作用力和反作用力并不是绝对的,我们可以把其中一个力叫作用力,另一个力就叫反作用力.
例如,人走路时用脚蹬地,脚对地面施加一个作用力,地面同时给脚一个反作用力,使人前进.轮船的螺旋桨旋转时,用力向后推水,水同时给螺旋桨一个反作用力,推动轮船前进.汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面间有摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进,汽车的牵引力就是这样产生的.如果后轮架空,不接触地面,汽车就不能前进.
物体间发生相互作用不一定要直接接触,即不接触的物体间也可以有力的作用.反过来接触的物体之间却不一定就产生力的作用.例如:空中飞行的飞机,即使不与地球接触,同样会受到重力的作用.但是一足球自由静止在墙角,由于和墙壁间没有挤压,就没有力的作用.
二、实验探究力的作用是相互的
探究一:铁块对磁铁有力的作用
器材:一块磁铁、与磁铁外形相同的长方体铁块、两辆小车
实验1:将磁铁放在小车上,手拿铁块慢慢靠近,当达到一定距离时,载着磁铁的小车运动起来.如慢慢移开铁块,载着磁铁的小车还会随着铁块一起运动.
实验2:如图1,将磁铁和铁块分别放在两辆小车上,让它们慢慢靠近,靠近到一定距离时,两辆车会自动地一起运动起来,最后靠在一起.
载着磁铁静止不动的小车,当铁块靠近它时,就会运动起来,说明磁铁受到了铁块对它的作用力.而磁铁对铁块的作用力是大家都知道的.
探究二:如图2,穿着旱冰鞋的两名同学面对面站在一起.甲用力推乙时,甲乙两同学同时向后运动.甲用力推乙时,给乙一个作用力,同时甲也向后运动,说明甲也受到了乙对他的作用力.
探究三:用手提起装满水的水桶,手对水桶有向上的作用力,同时人会感觉到手被向下拉,说明手对桶有向上的作用力的同时,桶对手也有向下的作用力.
总结以上实验,得到结论:一个物体对别的物体施力时,也同时受到后者对它的作用力.物体间力的作用是相互的.
三、力的相互作用在生产生活中的应用
一个扎紧的充满空气的气球一旦松开,空气就从气球内往外喷,气球便沿着与喷气相反的方向急速飞走,这叫反冲运动,这与放焰火是相同的原理.
应用喷气反作用最早的著名例子是公元前120年作为一种玩具生产的赫罗发动机.这种玩具发动机是利用从喷嘴中喷出的水蒸气,能把大小相等方向相反的反作用力传给喷嘴本身,从而引起发动机旋转.类似的旋转式花园喷灌器借助作用于喷水嘴的反作用力旋转.现代灭火设备的高压喷头由于水喷流的反作用力,消防员经常握不住或控制不了水管.
我国宋朝发明的带火药的火箭,就是运用这种原理.火箭上有个纸筒,里面装满火药.火药燃烧的时候,产生一股强烈的气流从尾部喷射出去,利用喷射气流的反作用力,火箭就能飞快地前进.但是,人们真正地认识这个原理,还是20世纪初的事.俄国的科学家齐奥尔科夫斯基1903年出版的《利用喷气工具研究宇宙空间》一书,阐明了火箭飞行理论,论述了将火箭用于星际交通的可能性,提出了液体燃料火箭的思想和原理图.火箭发动机点火以后,推进剂在发动机的燃烧室里燃烧,产生大量高压燃气.高压燃气从发动机喷管高速喷出,产生对燃烧室的反作用力,就使火箭沿燃气喷射的反方向前进.
水火箭和火箭最大的不同,在于其推进媒介由高温空气变成水而已.在发射水火箭前会灌入空气达一定压力,故在喷嘴被打开时,空气自然向喷嘴流去,但由于水挡在前方,故水会被空气推出火箭,而水火箭也借此获得向前的速度.
喷气式飞机向后高速喷出燃气,给燃气一个向后的力,燃气会给飞机一个向前的力,推动飞机向前运动.
古代中国的水排、“走马灯”和古代罗马的水轮机等,都包含着类似的原理.
四、例题解析
例1一天,发生了两车相撞的交通事故.―个交警前来处理,说:“我一定要找出是哪辆车先撞上另一辆车的.”请你从物理学的角度分析,这个交警能否找出那辆车?答:,这是因为物体间的相互作用总是 发生的.
以卵击石,石头没有损伤而鸡蛋破了.这一现象中,石头对鸡蛋的作用力(选填“大于”“等于”或“小于”)鸡蛋对石头的作用力.
解析根据牛顿第三定律,物体间相互作用力是大小相等、方向相反、作用在两个物体上的.物体间力的作用是相互的,同时出现,同时消失,故此交警是找不出哪辆车先撞上另一辆车的.以卵击石时,石头对鸡蛋的作用力等于鸡蛋对石头的作用力.石头之所以没有损伤而鸡蛋破了,是由于石头抗压能力强的缘故.
例2“嫦娥一号”是我国成功发射的第一个自主研制的月球探测器.“嫦娥一号”的发射过程包括火箭发射、入轨、变轨、奔月、绕月等过程.“嫦娥一号”实现变轨(改变运行高度、运行方向)需要加速.“嫦娥一号”收到地面工作人员发出的指令,发动机点火工作,喷射高温燃气实现加速.此时,“嫦娥一号”获得的作用力方向与其运动方向 (选填“相同”或“相反”).
“嫦娥一号”探月卫星在距月球表面200km高度经过多次“刹车制动”,最终绕月球做匀速圆周运动.卫星“刹车制动”时,沿运动方向喷射高温气体,高温气体对卫星施加制动力,这实际上是运用了物理学中的原理.在绕月飞行的过程中,若以地球为参照物,“嫦娥一号”卫星是(选填“静止”或“运动”)的.在绕月球做匀速圆周运动时,卫星的运动状态(选填“改变”或“不变”).卫星通过(选填“超声波”或“电磁波”)将探测到的信息传到地面.
不久的将来,我国的宇航员将登上月球,宇航员完成探月任务后乘火箭离开月球表面.若在某段时间内火箭沿斜向上方向做匀速直线运动,如图3所示,则在这段时间内,在月球表面上观察到火箭发动机的喷气方向应该是
解析物体间相互作用力是大小相等、方向相反、作用在两个物体上,且在同一直线上的力,两个力的性质是相同的.“嫦娥一号”实现变轨需要加速,故向后喷射高温燃气,从而获得与其运动方向同向的作用力.卫星“刹车制动”时,沿运动方向喷射高温气体,由于力的作用是相互的,从而获得向后的作用力减速.在绕月飞行时,以地球为参照物,“嫦娥一号”卫星是运动的.在绕月球做匀速圆周运动时,卫星受到月球的万有引力而不断改变运动方向.卫星通过电磁波将探测到的信息传到地面.宇航员乘火箭离开月球表面,火箭发动机的喷气方向应该是与运动方向相反,即斜向下.
力的相互作用
力的相互作用
1.如图,一木块放在水平面上,受水平方向的推力 F 1和 F 2的作用,木块处于静止状态, F 1=10N, F 2=2N,若撤去 F 1,则木块受到合力 F 和摩擦力 f 的大小,方向是()
A . F =0; f =2N,方向向右
B . F =10N,方向向左; f =8N,方向向右
C . F =10N,方向向左; f =12N,方向向右
D . F =0 , f =0
2.如图甲所示 , 在研究摩擦力的实验中 , 通过向小桶中增加沙子来增大对小车的拉力 F ,小 桶的质量忽略不计, , 则小物块 A 所受的摩擦力 f 随拉力 F 的变化关系是 ()
3.放在水平地面上的物块,受到一个与水平方向成 α角斜向下方的力 F 的作用,物块在水 平地面上做匀速直线运动,如图所示。如果保持力 F 的大小不变,而使力 F 与水平方向的 夹角 α变小,那么,地面受到的压力 N 和物块受到的摩擦力 f 的变化情况()
A . N 变小, f 变大
B . N 变大, f 变小
C . N 变小, f 变小
D . N 变大, f 变大
4.一根绳子能承受的最大拉力是 G ,现把一重力为 G 的物体拴在绳的中点,两手靠拢分别 握绳的两端,然后慢慢地向左右分开,当绳断时两段绳间夹角应稍大于()
A . 30°B . 60°C . 90° D. 120°
5. 同一平面内的三个力,大小分别为 4N 、 6N 、 7N ,若三力同时作用于某一物体,则该物体 所受三力合力可能是()
A . 3N B . 0 C . 22N D . 17N
6
A .物体受到与运动方向相同的摩擦力作用
B .传送的速度越大,物体受到的摩擦力越大
C .物体所受的摩擦力与传送的速度无关
D .若匀速向下传送货物,物体所受的摩擦力沿皮带向下
7.如图所示 , m 在三细绳悬吊下处于静止状态,现用手持绳 OB 的 B 端,使 OB 缓慢向 上转动,且始终保持结点
O 的位置不动,则:AO 、 BO 的拉力 T AO 、 T BO 的变化情况正确的 是()
A . T AO 一直减小
B . T AO 先减小后增大
C . T BO 一直增大
D . T BO 先减小后增大
8如图所示,物体 A 重 20N ,用两根轻绳 B 、 C
连接在竖直墙上,在物
B
体 A 上加一个恒力 F 。若图中夹角 θ=60o ,要使两根绳都能绷直,则恒力 F 的大 小可能是()
A . 14N B . 16N C . 18N D . 22N
9. 如图 5所示, 物体 m 静止于一斜面上, 斜面固定,若将斜面的倾角 θ稍微增加一些, 物体 m 仍然静止在斜面上,则()
A. 斜面对物体的支持力变大 B. 斜面对物体的摩擦力变大
C. 斜面对物体的摩擦力变小 D. 物体所受的合外力变大 .
10.. 如图 6所示,在超市内倾角为 θ的电梯斜面上有一车西瓜随电梯匀
速向上运动, 在箱子的中央有一只质量为 m 的西瓜, 则在该西瓜随箱一
起匀速前进的过程中,周围其它西瓜对它的作用力的方向为()
A. 沿斜面向上 B. 沿斜面向下
C. 竖直向上 D. 垂直斜面向上 .
二、填空题 (本题共 4小题,共 20分,请把正确答案填在相应的横线
上)
11. 在“探究力的平行四边形定则”的实验中,用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点, 在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳另一端系着绳套 B 、 C (用来连接弹簧测量力计) 。 其中 A 为固定橡皮筋的图钉, O 为橡皮筋与细绳的结点, OB 和 OC 为细绳 . 在实验中, 如果 只将细绳换成橡皮筋,其它步骤没有改变,那么实验结果是否会发生变化?答:(选填 “变”或“不变” ) ; 本实验采用的科学方法是 .
12. 在做验证力的平行四边行定则实验中:除了方木板、白纸、图钉、细线
套、橡皮条、铅笔和刻度尺外,还需要的器材有:. 在此实验
中,假如 F 1的大小及方向固定不变(如图 7) ,那么为了使橡皮条仍然伸长
到 O 点,对 F 2来说,下面几种说法中正确的是 (填序号) .
A.F 2可以有多个方向; B.F 2的方向和大小可以有多个值
C.F 2的方向和大小是惟一确定值; D.F 2的方向是惟一的, 但大小可有多个
值 .
13. 某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图 8所示的操作,将一个长方体木块放在水平桌 面上, 然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力 F , 并用另外一个传感器对木块的运动 状态进行监测,下表是其记录的实验数据。木块的重力为 10.00N ,重力加速度 g =9.80m/s2, 根据表格中的数据回答下列问题(答案 保留 3位有效数字) :
(1)木块与桌面间的最大静摩擦力
fm
F >N ;
O F 1 F 2
图 7 图 8
图 9
图 6
(2)木块与桌面间的动摩擦因数 =μ ;
14. 在研究弹力和弹簧的形变量的关系的实验中,将弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖 直悬挂让其自然下垂, 在其下端竖直向下施加外力 F , 实验过程是在弹簧的弹性限度内进行 的。 用记录外力 F 和弹簧的形变量 x 作出 F -x 图线如图 9所示, 由图可知弹簧的劲度系数为 ______,图线不过坐标原点的原因是由于 ________________.
三、计算题(本题 40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最 后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位 )
15. 如图 10所示, 光滑斜面倾角为 30o
, 物体重 100N , 拴住物体的绳子与斜 面平行,物体保持静止。求: (1)物体对斜面的压力; (2)绳子拉力的大小; (3)如果剪断绳子,物体
将做什么运动?请用一句话来说明 .
16. 如图 11所示,完全相同的两物块 A 、 B ,质量均为 1kg ,与地面间的动摩擦因数均为 0.2(最大静摩擦力等于滑动摩擦力) ,它们之间连接有一劲度系数为
100N/m的轻弹簧。 整个系统置于水平地面上静止不动, 弹簧处于原 长。现有一水平向右的变力 F 作用于物块 B 上, F 从 0开始,缓慢
增大到 3N 时,轻弹簧的最大伸长量为多少:(g 取 10m/s2)
17. 如图 12所示,人的质量为 60kg, 人所站立的木板质量为 40kg , 人用 100N 的水平拉力拉绳时,人与木板保持相对静止,而人和木 板恰能作匀速直线运动。求:人受到的摩擦力和木板与地面间的动 摩擦因数(g =10N/kg) .
18. 如图 13所示,物体的质量为 2kg ,两根轻绳 AB 和 AC 的一端连接于 竖直墙上,另一端系于物体上,在物体上另施加一个方向与水平线成 θ=600的拉力 F ,若要使两绳都能伸直,求拉力 F 的大小范围。
解;作出 A 的受力图如图所示,设 AB 绳的拉力为 F 1, AC 绳的拉里为 F 2, 由平衡条件知;
图
10 图
11
图 13
1. A 2. B 3. C 4. D 5. A B D 6. A C 7. A D 8. ABCD 9. .B 10. .B 11. 不变 等效替代法 . 12. 三角板和弹簧秤 C.
13. 1) 物块匀速运动时的摩擦力即为最大静摩擦力, 而此时的摩擦力与拉力是平衡力, 因此
最大静摩擦力是 4.01N ; (2)根据 401. 00
. 1001. 4===
N f μ. 14. 由于图像的斜率表示劲度系数,因此 m N x
F
k /200=??=;由于弹簧自身有重力,因 此图线不过坐标原点 . 三、计算题
15. 解; (1)物体对斜面的压力 N=G cos30o
=86.6N.
(2)绳子拉力的大小 T= G sin30o
=50N.
(3)物体将沿斜面向下作速度越来越大的直线运动 .
16. 解; B 物块与地面间的最大静摩擦力为 N N N f m 21012. 0=??==μ. 所以拉力 F 在 0~2N的过程中,木块 B 不能被拉动,弹簧不能被拉长 . 当拉力 F=3N时,迫使弹簧伸长的力为; N N F 1) 23(=-=?. 根据胡克定律知; cm m m k F x 101. 0100
1
===?=
?. 17. 解:设木板和人的质量分别为 m 1, m 2,地面对木板的滑动摩擦力为 f 1, 木板对人的静摩擦
力为 f 2 ,地面对木板的支持力为 F N ,细线对人和木板的拉力为 T.
以人为研究对象, 人受到重力 m 1g , 木板对人的支持力 N , 拉力 T 和木板对人的静摩擦力为 f 2作用,由平衡条件知; f 2=T =100N.
以人和木板为整体为研究对象,整体受到的外力有:重力(m 1+m2) g 、地面支持力 F N ,地 对摩擦力 f 1, 细线拉力两个 T. 整体在五个外力作用下做匀速运动, 由平衡条件知; 竖直方向:F N = (m 1+m2) g ;水平方向:2T = f1 ;摩擦定律; f 1 = μFN ;
由以上三式得:2T = μ(m 1+m 2) g , 即 2×100 = μ(60+40)×10, 解得 μ= 0.2..
18. 解; 作出 A 的受力图如图所示, 设 AB 绳的拉力为 F 1, AC 绳的拉里为 F 2, 由平衡条件知; 水平方向有; 0cos cos 12=--θθF F F . 竖直方向有; 0sin sin 1=-+mg F F θθ. 要使两绳都能绷直,需满足; 01≥F ; 02≥F . 将 F 看作已知,解得 03321≥-=
F mg F ;所以 N F 3
3
≤; 而 0332≥-
=mg F F ,解得; N F 3
≥. 所以 F 的取值范围
F 2
1 F y
G
18题