答案:
AD
6.半圆柱体P放在粗糙的水平面上,有一挡板MN,延长线总是过半圆柱体的轴心O,但挡板与半圆柱体不接触,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态,如图是这个装置的截面图.若用外力使MN绕O点缓慢地顺时针转动,在MN到达水平位置前,发现P始终保持静止,在此过程中,下列说法中正确的是( )
A.MN对Q的弹力逐渐增大
B.MN对Q的弹力先增大后减小
C.P、Q间的弹力先减小后增大
D.Q所受的合力逐渐增大
解析:
对小圆柱体Q进行受力分析,其受到半圆柱体P的弹力F1,挡板的弹力F2和重力G,将三力平移,得到如图所示的矢量三角形.由几何知识可知,当MN绕O点缓慢地顺时针转动时,β角减小,α角保持不变,根据正弦定理有
=
=
,可得F1减小、F2增大.由于Q始终处于平衡状态,所以合力一直为零.
答案:
A
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选择题
1.如图所示,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,且小球A处于静止状态,则对小球施加的最小的力是( )
A.
mg B.
mg
C.
mgD.
mg
解析:
小球A受重力mg、绳的拉力FT、外力F三个力的作用,合力为零,则mg与F的合力一定与FT等大反向,画出力的三角形可知,当F与FT垂直时F最小,Fmin=mgsin30°=
mg,选项C正确.
答案:
C
2.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是( )
A.棒中的电流变大,θ角变大
B.两悬线等长变短,θ角变小
C.金属棒质量变大,θ角变大
D.磁感应强度变大,θ角变小
解析:
选取导体棒为研究对象进行受力分析,其受重力G、绳的拉力FT、安培力F三个力的作用,利用平衡条件得tanθ=
=
,逐项分析变化条件:
B项,线长变化→力不变→θ不变;C项,m↑→tanθ↓→θ↓;A项,I↑→tanθ↑→θ↑;D项,B↑→tanθ↑→θ↑.综上所述只有A正确.
答案:
A
3.(2014年湖南长沙质检)如图所示,斜面小车M静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁,若在斜面上加一物体m,且M、m相对静止,则此时小车受力个数为( )
A.3B.4
C.5D.6
解析:
取小车M和物体m整体分析,由平衡条件知,墙壁对车无作用力,再取小车受力分析,受重力、地面支持力、物体m的压力和物体m的摩擦力,共四个力的作用,B正确.
答案:
B
4.如图所示,一重为8N的球固定在AB杆的上端,今用测力计水平拉球,使杆发生弯曲,此时测力计的示数为6N,则AB杆对球作用力的大小为( )
A.6NB.8N
C.10ND.12N
解析:
球受竖直向下的重力、测力计水平向右的拉力和杆的弹力作用,重力和拉力的合力与杆的弹力等大、反向,故AB杆对球的作用力的大小为
=
N=10N,C正确.
答案:
C
5.有一直角V形槽固定在水平面上,其截面如图所示,BC面与水平面间夹角为60°,有一质量为m的均匀正方体木块放在槽内,木块与BC面间的动摩擦因数为μ,与AB面间无摩擦.现用垂直于纸面向里的力推木块使之沿槽运动,则木块所受的摩擦力为( )
A.
μmgB.
μmg
C.
μmgD.μmg
解析:
由受力分析可知BC面对木块的支持力为FBC=mgsin30°,木块运动后木块受到的摩擦力为Ff=μFBC=μmgsin30°=
μmg,正确选项为A.
答案:
A
6.如图所示,重50N的物体A放在倾角为37°的粗糙斜面上,有一根原长为10cm,劲度系数为800N/m的弹簧,其一端固定在斜面顶端,另一端连接物体A后,弹簧长度为14cm,现用一测力计沿斜面向下拉物体,若物体与斜面间的最大静摩擦力为20N,当弹簧的长度仍为14cm时,测力计的读数不可能为( )
A.10NB.20N
C.40ND.0N
解析:
A在斜面上处于静止状态时合力为零,A在斜面上受五个力的作用,分别为重力、支持力、弹簧弹力、摩擦力、拉力F,当摩擦力的方向沿斜面向上时,F+mgsin37°≤Ffm+k(l-l0),F≤22N,当摩擦力沿斜面向下时,F的最小值为零,即拉力的取值范围为0≤F≤22N,故选C.
答案:
C
7.(多选)如图,物体P静止于固定的斜面上,P的上表面水平,现把物体Q轻轻地叠放在P上,则( )
A.P向下滑动
B.P静止不动
C.P所受的合力增大
D.P与斜面间的静摩擦力增大
解析:
设斜面倾角为θ,P、Q的质量分别为M、m,因物体P静止于固定的斜面上,则动摩擦因数μ≥tanθ,所受合力F1=0,静摩擦力Ff1=Mgsinθ.把物体Q轻轻地叠放在P上,选P、Q整体为研究对象,则(M+m)·gsinθ≤μ(M+m)gcosθ,故P、Q仍处于静止状态,P所受的合力F2=0,即F1=F2,P与斜面间的静摩擦力Ff2=(M+m)gsinθ>Ff1,故选项B、D正确,选项A、C错误.
答案:
BD
8.(多选)(2014年江苏省苏北四市联考)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°.则下列说法正确的是( )
A.滑块可能受到三个力作用
B.弹簧一定处于压缩状态
C.斜面对滑块的支持力大小可能为零
D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于
mg
解析:
轻弹簧可能处于自然伸长状态,也可能处于压缩状态,还可能处于伸长状态;当轻弹簧处于自然伸长状态时,滑块受重力、斜面的支持力和静摩擦力作用,所以选项A正确,选项B错误;假设斜面对滑块的支持力大小为零,则滑块只受弹簧的弹力和重力,这两个力不在一条直线上,所以滑块不会静止在斜面上,选项C错误;当滑块静止在斜面上时,沿斜面方向受力平衡,因此摩擦力等于重力沿斜面的分力,选项D正确.
答案:
AD
9.(多选)如图所示,倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的滑轮O(可视为质点).A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中B始终保持静止.则在绳子到达竖直位置之前,下列说法正确的是( )
A.物块B受到的摩擦力一直沿着斜面向上
B.物块B受到的摩擦力先减小后增大
C.绳子的张力一直增大
D.地面对斜面体的支持力始终等于A、B和斜面体的重力之和
解析:
小球A下摆过程中,物体B始终保持静止,则小球A不对外做功,机械能守恒,小球A速度不断增大,到最低点时速度最大,这时小球A对绳的拉力最大,故绳子的张力一直增大,选项C正确.设r为小球A到滑轮的绳长,到达最低点时,小球A的速度为v,则由机械能守恒定律得,mgr=
mv2,又由牛顿第二定律得F-mg=m
,所以小球A对绳的拉力为F=m
+mg=3mg,此时物块B在平行于斜面的方向上所受摩擦力为Ff=F-4mgsin30°=3mg-2mg=mg,方向沿斜面向下,由此可知物块B受到的摩擦力先沿斜面向上,为2mg,后逐渐减少到零,再沿斜面向下逐渐增大到mg,选项A错误,B正确.A下摆过程中整体处于失重状态,所以地面对斜面体的支持力小于A、B和斜面体的重力之和,选项D错误.
答案:
BC
10.如图所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量m=4kg的小球,小球与圆心的连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50N,作用在物块2的水平力F=20N,整个系统平衡,g取10m/s2,则以下正确的是( )
A.1和2之间的摩擦力是20N
B.2和3之间的摩擦力是20N
C.3与桌面间摩擦力为20N
D.物块3受6个力作用
解析:
隔离物块1,分析受力,由平衡条件可得,1和2之间的摩擦力是0,选项A错误.轻绳的拉力为mgcos60°=20N.对物块1、2、3整体分析受力,由平衡条件可知,3与桌面间摩擦力为零,选项C错误.对物块1、2整体分析受力,由平衡条件可知,2和3之间的摩擦力是20N,选项B正确.隔离物块3,分析受力,物块3受到重力、物块1、2的压力、物块2对物块3向右的摩擦力、轻绳的拉力、桌面的支持力5个力作用,选项D错误.
答案:
B
11.(多选)(2014年山东德州二模)如图所示,将两个相同的木块a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上.a、b之间用一轻弹簧连接.b的右端用细绳与固定在斜面上的挡板相连.开始时a、b均静止,弹簧处于压缩状态,细绳上有拉力.下列说法正确的是( )
A.a所受的摩擦力一定不为零
B.b所受的摩擦力一定不为零
C.细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变
D.细绳剪断瞬间b所受摩擦力可能为零
解析:
弹簧处于压缩状态,a所受的摩擦力方向向上,一定不为零,选项A正确;b所受的摩擦力可能为零,选项B错误;细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变,b所受摩擦力可能为零,选项C、D正确.
答案:
ACD
12.如图所示,在一绝缘斜面C上有一带正电的小物体A处于静止状态,现将一带正电的小球B沿以A为圆心的圆弧缓慢地从P点转到A正上方的Q点处,已知P、A在同一水平线上,且在此过程中物体A和斜面C始终保持静止不动,A、B可视为质点.关于此过程,下列说法正确的是( )
A.物体A受到斜面的支持力先增大后减小
B.物体A受到斜面的支持力一直增大
C.地面对斜面C的摩擦力先增大后减小
D.地面对斜面C的摩擦力先减小后增大
解析:
对小物体A受力分析如图甲,设斜面倾角为θ,F与垂直斜面方向的夹角为α,则FN=mgcosθ+Fcosα,F=k
,B向上转,α减小,FN增大,当α=0°时,FN达最大,然后减小,故A正确,B错误.对整体受力分析如图乙,随着F向下转,Ff′在减小,故C、D均错误.
答案:
A
13.如图所示,相互垂直的固定绝缘光滑挡板PO、QO竖直放置在重力场中,a、b为两个带有同种电荷的小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左的作用力F作用于b时,a、b紧靠挡板处于静止状态.现若稍改变F的大小,使b稍向左移动一小段距离,则当a、b重新处于静止状态后( )
A.a、b间电场力增大
B.作用力F将减小
C.地面对b的支持力变大
D.地面对b的支持力变小
解析:
带电小球a受力变化问题符合图解法的特征.使b稍向左移动一小段距离后,二者连线与竖直方向夹角减小,即F库与竖直方向夹角减小,如图分析知F库减小,FN减小,选项A错误.球a、b之间的库仑力可以看成内力,故把a、b当成一个整体可知水平作用力F与FN平衡,故F减小,B正确.地面对b球的支持力等于两个小球的重力,故不变,C、D都错误.
答案:
B
14.(多选)(2014年郑州质检)如图所示,物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮.A静止在倾角为45°的粗糙斜面上,B悬挂着.已知mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°减小到30°,那么下列说法中正确的是( )
A.弹簧的弹力不变
B.物体A对斜面的压力将减小
C.物体A受到的静摩擦力将减小
D.弹簧的弹力及A受到的静摩擦力都不变
解析:
对物体A受力分析如图所示,设此时FfA沿斜面向上,由平衡条件可得mAgsin45°=F+FfA,可得FfA=(
-1)mBg,当斜面倾角为30°时,可得FfA′=(
-1)mBg=
mBg.可见,物体A受的静摩擦力方向沿斜面向上,且变小,所以物体A不会相对斜面滑动,弹簧的弹力始终等于物体B的重力不变,故A、C正确,D错误;物体A对斜面的压力由FN=mAgcos45°变为FN′=mAgcos30°,变大了,故B错误.
答案:
AC