2021版高考物理一轮复习课时分层提升练五重力弹力摩擦力含解析

PAGE8-重力弹力摩擦力(建议用时45分钟)1.两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹簧的一端固定在墙上,如图所示。开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长量为L,则 ()A.b弹簧的伸长量也为LB.b弹簧的伸长量为kC.P端向右移动的距离为2LD.P端向右移动的距离为1+k【解析】选B。根据两根弹簧中弹力相等可得b弹簧的伸长量为k1Lk2,P端向右移动的距离为L+k【补偿训练】如图所示的装置中,弹簧的原长和劲度系数都相等,小球的质量均相同,弹簧和细线的质量均不计,一切摩擦忽略不计。平衡时各弹簧的长度分别为L1、L2、L3,其大小关系是 ()A.L1=L2=L3 B.L1=L2<L3C.L1=L3>L2 D.L3>L1>L2【解析】选A。根据胡克定律和平衡条件分析可得:平衡时各弹簧的长度相等,故A正确。2.如图所示,在粗糙的水平桌面上静止放着一盏台灯,该台灯可通过支架前后调节从而可将灯头进行前后调节,下列对于台灯的受力分析正确的是 ()A.台灯受到水平向左的摩擦力B.若将灯头向前调节一点(台灯未倒),则桌面对台灯的支持力将变大C.支架对灯头的支持力方向竖直向上D.整个台灯所受的合外力方向向左【解析】选C。以整个台灯为研究对象,台灯受到重力和桌面的支持力,且处于平衡状态,合力为零,故选项A、D错误;根据二力平衡可知灯头所受支架的支持力竖直向上,故选项C正确;若将灯头向前调一点(台灯未倒),台灯仍然处于平衡状态,故桌面对台灯的支持力大小不变,故选项B错误。3.如图所示,A、B两个物块的重力分别是GA=3N,GB=4N,弹簧的重力不计,整个装置沿竖直方向处于静止状态,这时弹簧的弹力F=2N,则天花板受到的拉力和地板受到的压力,有可能是 ()A.3N和4N B.5N和6NC.1N和2N D.5N和2N【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)弹簧可能处于伸长和压缩两种状态。(2)物体A、B处于平衡状态。【解析】选D。当弹簧由于被压缩而产生2N的弹力时,由受力平衡及牛顿第三定律知识可得:天花板受到的拉力为1N,地板受到的压力为6N;当弹簧由于被拉伸而产生2N的弹力时,可得天花板受到的拉力为5N,地板受到的压力为2N,D正确。4.(2019·郑州模拟)如图所示,磁性黑板擦静止吸附在竖立的铁质黑板上。若黑板擦的重力大小为G,黑板对黑板擦的磁场力垂直于黑板平面,则 ()A.黑板擦对黑板没有施加摩擦力B.黑板对黑板擦的作用力方向竖直向上C.黑板擦受到的磁场力大小一定等于GD.黑板擦受到的弹力大小不可能大于G【解析】选B。对磁性黑板擦受力分析,受重力、磁场力、弹力以及摩擦力的作用,竖直方向上,重力与黑板对黑板擦的摩擦力平衡,垂直于黑板平面的方向上,黑板对黑板擦的磁场力与弹力平衡,则A错误,B正确;而黑板擦受到的弹力、磁场力与重力的大小关系不能确定,则C、D错误。5.(2020·南宁模拟)日常生活中,我们在门下缝隙处塞紧一个木楔(侧面如图所示),往往就可以把门卡住。有关此现象的分析,下列说法正确的是 ()A.木楔对门的作用力大于门对木楔的作用力,因而能将门卡住B.门对木楔作用力的水平分量等于地面对木楔摩擦力的大小C.只要木楔的厚度合适都能将门卡住,与顶角θ的大小无关D.只要木楔对门的压力足够大就能将门卡住,与各接触面的粗糙程度无关【解析】选B。木楔对门的作用力和门对木楔的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等、方向相反,故A错误;对木楔受力分析如图所示:水平方向:f=Fsinθ,最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,门对木楔作用力的水平分量等于地面对木楔摩擦力的大小,故B正确;对木楔,竖直方向:N=Fcosθ+mg,则fmax=μN=μ(Fcosθ+mg),要把门卡住,则有:不管多大的力F均满足fmax≥f,即μ(Fcosθ+mg)≥Fsinθ,忽略木楔的质量,只要μ≥tanθ,就可把门卡住,故能否把门卡住,与顶角θ和接触面的粗糙程度有关,故C、D错误。6.如图所示,小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球。当小车和小球相对静止,一起在水平面上运动时,下列说法正确的是 ()A.细绳一定对小球有拉力的作用B.轻弹簧一定对小球有弹力的作用C.细绳不一定对小球有拉力的作用,但是轻弹簧对小球一定有弹力D.细绳不一定对小球有拉力的作用,轻弹簧对小球也不一定有弹力【解题指南】解答本题注意以下两种可能的情况:(1)小车可能做匀速直线运动。(2)小车可能做变速直线运动。【解析】选D。若小球与小车一起匀速运动,则细绳对小球无拉力;若小球与小车有向右的加速度a=gtanα,则轻弹簧对小球无弹力,故选项D正确。7.如图所示,重6N的木块静止在倾角为θ=30°的斜面上,若用4N的水平力F平行于斜面推木块,木块仍能保持静止,则木块所受的摩擦力大小是 ()A.4NB.3NC.5ND.6N【解析】选C。木块受重力G、推力F、支持力N和静摩擦力f,将重力按照作用效果分解为沿斜面向下的分力F′=Gsinθ=3N和垂直斜面向下的分力Gcosθ=33N;在斜面所处平面内,由力的合成知识可得f=F2+F'2=58.(多选)如图甲、乙所示,倾角为θ的斜面上放置一滑块M,在滑块M上放置一个质量为m的物块,M和m相对静止,一起沿斜面匀速下滑,下列说法正确的是 ()A.图甲中物块m受到摩擦力B.图乙中物块m受到摩擦力C.图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D.图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力【解析】选B、D。对题图甲:设物块m受到摩擦力,则物块m受到重力、支持力、摩擦力,而重力、支持力平衡,若受到摩擦力作用,其方向与接触面相切,方向水平,则物块m受力将不平衡,与题中条件矛盾,故假设不成立,A、C错误。对题图乙:设物块m不受摩擦力,由于m匀速下滑,m必受力平衡,若m只受重力、支持力作用,由于支持力与接触面垂直,故重力、支持力不可能平衡,则假设不成立,由受力分析知:m受到与斜面平行向上的摩擦力,B、D正确。9.如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻橡皮绳相互连接,正好组成一个菱形,∠ABC=60°,整个系统保持静止状态。已知D物块所受的摩擦力大小为F,则A物块所受的摩擦力大小为 ()A.33F B.F C.32F 【解析】选A。分析题意可知,D物块受到静摩擦力作用,说明橡皮绳处于伸长状态,每个橡皮绳的弹力f大小相等,根据共点力的平衡知识可知,D物体受到静摩擦力和橡皮绳弹力作用,弹力f=33F。分析A物块的受力,两个橡皮绳弹力的合力与静摩擦力等大反向,夹角为120°,故静摩擦力FA=f,故A正确,B、C、D10.如图甲所示,斜面体固定在水平面上,斜面上有一物块在拉力F的作用下始终处于静止状态,取沿斜面向上为正方向,拉力F在图乙所示的范围内变化。则物块所受的摩擦力Ff与时间t的关系可能正确的是 ()【解析】选B。物块处于平衡状态,设斜面倾角为θ,在t1时刻,F=0,此时物块所受的摩擦力大小为mgsinθ,方向沿斜面向上,选项A、C错误;由于F随时间成线性变化,由平衡条件可知Ff也随时间成线性变化,应先减小后反向增大,选项B正确,选项D错误。11.(多选)(2019·大连模拟)如图所示,斜面体A静置于水平地面上,其倾角为θ=45°,上底面水平的物块B在A上恰能匀速下滑。现对B施加一个沿斜面向上的力F,使B能缓慢地向上匀速运动,某时刻在B上轻轻地放上一个质量为m的小物体C(图中未画出),A始终静止,B保持运动状态不变,关于放上C之后的情况,下列说法正确的是 ()A.B受到的摩擦力增加了22B.推力F增大了22C.推力F增大了2mgD.A受到地面的摩擦力增加了mg【解析】选A、C、D。设物块B的质量为M,根据物块B在A上恰能匀速下滑可知Mgsinθ=μMgcosθ。放上C之后,B受到的摩擦力增加了mgsinθ,选项A正确;由于B保持运动状态不变,放上C之后沿斜面向上的推力增大了2mgsinθ=2mg,选项B错误,C正确;A受到地面的摩擦力增加了2mg·sinθcosθ=mg,D正确。12.一般教室门上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳A、骨架B、弹簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾斜角θ=45°)、锁槽E以及连杆、锁头等部件组成,如图甲所示。设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力fm由fm=μN(N为正压力)求得。有一次放学后,当某同学准备关门时,无论用多大的力,也不能将门关上(这种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态的俯视图如图乙所示,P为锁舌D与锁槽E之间的接触点,弹簧由于被压缩而缩短了x。(1)求自锁状态时D的下表面所受摩擦力的方向。(2)求此时(自锁时)锁舌D与锁槽E之间的正压力的大小。(3)无论用多大的力拉门,暗锁仍然能够保持自锁状态,则μ至少要多大?【解析】(1)设锁舌D下表面受到的静摩擦力为