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1、單元過關(guān)檢測
(時間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本大題共10個小題,每小題5分,共50分.每小題只有一個答案正確,把正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))
1.(2020年淮北模擬)兩個相同的可視為質(zhì)點的小球A和B,質(zhì)量均為m,
用長度相同的兩根細線把A、B兩球懸掛在水平天花板上的同一點O,
并用長度相同的細線連接A、B兩個小球,然后用一水平方向的力F
作用在小球A上,此時三根線均處于伸直狀態(tài),且OB細線恰好處于豎直方向,如圖所示.如果兩小球均處于靜止狀態(tài),則力F的大小為( )
A.0 B.mg
C. D.mg
解析:分析B球
2、受力,由平衡條件得,AB段細線的拉力為零,再分析A球的受力情況,如圖所示,則有:
FTcos θ=mg,F(xiàn)Tsin θ=F,
所以:F=mgtan θ=mg,
故D項正確.
答案:D
2.用一根長1 m的輕質(zhì)細繩將一幅質(zhì)量為1 kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上,
如圖所示.已知繩能承受的最大張力為10 N,為使繩不斷裂,畫框上
兩個掛釘?shù)拈g距最大為(g 取10 m/s2)( )
A. m B. m
C. m D. m
解析:一個大小方向確定的力分解為兩個等大的力時,合力在分力的角平分線上,且兩分力的夾角越大,分力越大;題中當繩子拉力達到F=10 N的時候
3、,繩子間的張角最大,即兩個掛釘間的距離最大;繩子與豎直方向的夾角為θ,繩子長為L0=1 m,則有mg=2Fcos θ,兩個掛釘?shù)拈g距為L=2·sin θ,
解得L= m.故正確答案為A.
答案:A
3.(2020年吉林敦化期中)用與豎直方向成θ角(θ<45°)的傾斜輕繩a
和水平輕繩b共同固定一個小球,這時繩b的拉力大小為F1.則
保持小球在原位置不動,使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過θ角
后固定,繩b的拉力大小變?yōu)镕2,再轉(zhuǎn)過θ角固定,繩b的拉力大小為F3,則( )
A.F1=F3>F2
B.F1<F2<F3
C.F1=F3<F2
D.F1>F2>F3
解析:對小球受力
4、分析如圖,平移力Ta、Tb,構(gòu)成圖示力三角形.
當Tb轉(zhuǎn)過θ,其方向與Ta垂直.由圖可知F1=F3>F2.
答案:A
4. 如圖所示,在一內(nèi)壁光滑的半圓球殼內(nèi)有兩個可視為質(zhì)點的小球用
一勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接著,已知球殼固定且內(nèi)半徑為R,兩
小球質(zhì)量均為m.兩小球與彈簧靜止時處在同一水平線上,小球與球
殼球心連線與水平方向成θ角,彈簧形變在彈性限度范圍內(nèi),則彈簧的原長為( )
A. B.
C.+2Rcos θ D.+2Rcos θ
解析:以小球為研究對象,小球受三個力:重力、彈力和球殼的
支持力如右圖所示,由平衡條件tan θ=,x=,彈簧原長
5、
x0=+2Rcos θ,C正確.
答案:C
5.如圖所示,在一根粗糙的水平直桿上,套有兩個質(zhì)量均為m的鐵環(huán),兩鐵環(huán)上系著兩根等長細線,共同拴住質(zhì)量為M的小球,兩鐵環(huán)
與小球都處于靜止狀態(tài).現(xiàn)想辦法使得兩鐵環(huán)間距離增大稍許而同時仍能保持系統(tǒng)平衡,則水平直桿對鐵環(huán)的支持力FN和摩擦力Ff的可能變化是( )
A.FN不變 B.FN增大
C.Ff減小 D.Ff不變
解析:分析本題可以先用整體法,把小球和兩個鐵環(huán)看做一個整體,且該整體受到豎直向下的重力和桿對它們豎直向上的支持力作用,由題意整體平衡知該整體在豎直方向上受力必然平衡,即受到豎直向下的重力為(2mg+M
6、g),與豎直向上的支持力大小相等,所以選項B錯誤、選項A正確.再用隔離法,分析小球平衡得到細線中的拉力隨兩鐵環(huán)間距離變大而增大,所以當對其中一個鐵環(huán)受力分析可以得到細線沿水平方向的分力F在逐漸變大,則鐵環(huán)水平方向受到的摩擦力必與F大小相等,所以摩擦力在變大,選項C錯誤、選項D錯誤.綜上所述,本題的正確答案應(yīng)該為A.
答案:A
6. 如圖所示,傳送機的皮帶與水平方向的夾角為α,將質(zhì)量為m的
物體放在皮帶傳送機上,隨皮帶一起向下以加速度a(a>gsin α)做
勻加速直線運動,則( )
A.小物體受到的支持力與靜摩擦力的合力等于mg
B.小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向下,大小
7、是ma
C.小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于mgsin α
D.小物塊受到的重力和靜摩擦力的合力的方向一定沿皮帶方向向下
解析:對物塊:mgsin α+Ff=ma①
FN=mgcos α②
由①知Ff<ma,故B錯;若a=2gsin α,則Ff=mgsin α,可見C對.由①②得支持力與靜摩擦力的合力為:
F=mg ,由于a值不確定,故A錯.
答案:C
7.如圖1所示,斜面體M的底面粗糙,斜面光滑,放在粗糙水平面上.
彈簧的一端固定在墻面上,另一端與放在斜面上的物塊m相連,彈
簧的軸線與斜面平行.若物塊在斜面上做簡諧運動,斜面體保持靜止,
則地面對斜面體的摩擦力Ff與時
8、間t的關(guān)系圖象是圖2中的( )
解析:由于斜面光滑,盡管物塊在斜面上做簡諧運動,但由于物塊對斜面的摩擦力為零,對斜面的正壓力始終等于重力沿垂直斜面方向的分力,因此地面對斜面體的摩擦力始終是一個恒力,C正確.
答案:C
8.(2020年蕪湖模擬)如圖所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶與斜面間無摩擦.
現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上.
兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大
小相等.在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有( )
A.兩物塊所受摩擦力的大小
9、不相等
B.兩物塊不可能同時相對綢帶靜止
C.M不可能相對綢帶發(fā)生滑動
D.m不可能相對斜面向上滑動
解析:綢帶與斜面間無摩擦,且為輕質(zhì)綢帶,因此綢帶無論運動與否,ma=0,故綢帶
受合力為零,故M、m與綢帶間的摩擦力一定大小相等,A錯誤;當α較小時,mgsin α
小于其最大靜摩擦力,二者可以同時相對綢帶靜止,B錯誤;最大靜摩擦力Ffm=μmgcos
α,因M>m,故M的Ffm大于m的Ffm′,當α增大時,mgsin α增大到m的Ffm′時,
m相對綢帶滑動,此時綢帶兩端的摩擦力仍大小相等,故沒有達到M的Ffm,故M與
綢帶仍相對靜止,C正確、D錯誤.
答案:C
9.在
10、機場貨物托運外,常用傳送帶運送行李和貨物,如圖所示,
靠在一起的兩個質(zhì)地相同,質(zhì)量和大小均不同的包裝箱隨傳
送帶一起上行,下列說法正確的是( )
A.勻速上行時b受三個力作用
B.勻加速上行時b受四個力作用
C.若上行過程傳送帶因故突然停止時,b受四個力作用
D.若上行過程傳送帶因故突然停止后,b受的摩擦力一定比原來大
解析:由于兩包裝箱的質(zhì)地相同,則動摩擦因數(shù)相同.無論兩包裝箱勻速、勻加速運動,a、b之間均無相對運動趨勢,故無相互作用力,包裝箱b只受三個力的作用,A正確,B錯誤;當傳送帶因故突然停止時,兩包裝箱加速度仍然相同,故兩者之間仍無相互作用力,C錯誤;傳送帶因故突然停
11、止時,包裝箱受到的摩擦力與停止前無法比較,所以D錯誤.
答案:A
10.(2020年六安模擬)如圖所示,兩根直木棍AB和CD相互平行,
斜靠在豎直墻壁上固定不動,水泥圓筒從木棍的上部勻速
滑下.若保持兩木棍傾角不變,將兩木棍間的距離減小后固定
不動,仍將水泥圓筒放在兩木棍上部,則( )
A.每根木棍對圓筒的支持力變大,摩擦力變大
B.每根木棍對圓筒的支持力變小,摩擦力變大
C.圓筒仍能勻速滑下
D.圓筒將勻加速滑下
解析:保持兩木棍傾角不變,兩木棍間距減小時,每根木棍對圓筒支持力的角度變小,則支持力變小,摩擦力變小,而圓筒沿斜面下滑的分力不變,故圓筒將勻加速滑下, D正確
12、.
答案: D
二、非選擇題(本題共6小題,共50分,解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
11.(5分)在“探究求合力的方法”的實驗中,需要將橡皮條的一端
固定在水平木板上,另一端系上兩根細繩,細繩的另一端都有繩套(如圖).實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套,并互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達某一位置O.
(1)某同學(xué)在做該實驗時認為:
A.拉橡皮條的繩細一些且長一些,實驗效果較好
B.拉橡皮條時,彈簧測力計、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行
C.橡皮條彈性要好,拉結(jié)點到達某一位置O時,拉力要適當大些
D.拉力F1和F2的
13、夾角越大越好
其中不正確的是________(填入相應(yīng)的字母).
(2)若兩個彈簧測力計的讀數(shù)均為4 N,且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直,則________(選填“能”或“不能”)用一個量程為5 N的彈簧測力計測量出它們的合力,理由是___________________________________________________.
解析:(1)拉力F1和F2的夾角越大,而合力小,作圖時相對誤差太大,正確的選項為A、B、C.
(2)若兩個彈簧測力計的讀數(shù)均為4 N,且兩彈簧測力計拉力的方向相互垂直,則其合力為4 N>5 N,故不能用一個量程為5 N的彈簧測力計測量出它們的合力.
14、
答案:(1)D (2)不能 量程太小
12.(5分)某同學(xué)在做“研究彈簧的形變與外力的關(guān)系”實驗時,
將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂;然后在其下部施加外
力F,測出彈簧的總長度L,改變外力F的大小,測出幾組
數(shù)據(jù),作出外力F與彈簧總長度L的關(guān)系圖線如圖所示.(實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的)由圖可知該彈簧的自然長度為________cm;該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.
解析:當外力F=0時,彈簧的長度即原長,L0=10 cm,圖線的斜率就是彈簧的勁度系數(shù),即k=×102 N/m=50 N/m.
答案:10 50
13.(9分)如圖所示,質(zhì)量為6 kg的木塊靜止在
15、水平桌面上,
木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,現(xiàn)用與水平方向成
37°角的斜向下的推力推木塊,木塊勻速前進,求該推力的大小.(g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
解析:木塊的受力如圖所示,將F分解,由于木塊處于平衡狀態(tài).
則Fcos 37°-μFN=0①
FN-G-Fsin 37°=0②
解①②得:
Fcos 37°-μ(G+Fsin 37°)=0.
所以F== N=60 N.
即推力的大小為60 N.
答案:60 N
14.(9分)電梯修理員或牽引專家常常需要監(jiān)測金屬繩中的張力,但不能到繩的自由端去直接測量.某公司制造出一種能測量
16、繩中張力的儀器,工作原理如圖所示,將相距為L的兩根固定支柱A、B(圖中小圓圈表示支柱的橫截面)垂直于金屬繩水平放置,在AB的中點用一可動支柱C向上推動金屬繩,使繩在垂直于AB的方向豎直向上發(fā)生一個偏移量d(d?L),這時儀器測得繩對支柱C豎直向下的作用力為F.
(1)試用L、d、F表示這時繩中的張力FT.
(2)如果偏移量d=10 mm,作用力F=400 N,L=250 mm,計算繩中張力的大小.
解析:(1)設(shè)C′點兩邊繩的張力為FT1和FT2,AB與BC′的夾角為θ,如圖所示.
依對稱性有:FT1=FT2=FT,
由力的合成有:F=2FTsin θ,
根據(jù)幾何關(guān)系有:tan
17、 θ=,
聯(lián)立解得:FT=
因d?L,故FT=.
(2)將d=10 mm、F=400 N、L=250 mm代入FT=,
解得:FT=2.5×103N.
答案:(1)FT= (2)繩中的張力為2.5×103 N.
15.(10分)(2020年阜陽模擬)如圖所示,一根勻質(zhì)繩質(zhì)量為M,其兩端固定在天花板上的A、B兩點,在繩的中點懸掛一重物,質(zhì)量為m,懸掛重物的繩PQ質(zhì)量不計.設(shè)α、β分別為繩
子端點和中點處繩子的切線方向與豎直方向的夾角,試求的大?。?
解析:設(shè)懸點A、B處對繩的拉力為F1,取繩M和m為一整體,由平衡條件得:2F1cos α=(M+m)g
設(shè)繩在P點的張力大小為F2
18、,對P點由平衡條件得:
2F2cos β=mg
再以AP段繩為研究對象,由水平方向合力為零可得:
F1sin α=F2sin β
由以上三式聯(lián)立可得:=
答案:
16.(12分)如圖所示,傾角α=60°的斜面上,放一質(zhì)量為1 kg的物體,
用k=100 N/m的輕質(zhì)彈簧平行于斜面拉著,物體放在PQ之間任
何位置都能處于靜止狀態(tài),而超過這一范圍,物體就會沿斜面滑動.
若AP=22 cm,AQ=8 cm,試求物體與斜面間的最大靜摩擦力的大小.(取g=10 m/s2)
解析:P、Q兩點應(yīng)是靜摩擦力最大的兩個臨界位置,在P點彈簧處于伸長狀態(tài),受力分析如圖(1)所示.
Ffm=F1-mgsin α①
在Q點彈簧處于壓縮狀態(tài),受力分析如圖(2)所示.
Ffm=F2+mgsin α②
設(shè)彈簧的原長為x,有
F1=k(0.22-x)③
F2=k(x-0.08)④
聯(lián)立①②③④得2Ffm=F1+F2=k(0.22-0.08)
所以Ffm=×100×0.14 N=7 N.
答案:7 N