解析:
以球为研究对象,分析其受力情况:
重力mg、悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力,根据平衡条件,有:
T=
,N=mgtanθ,
球所受绳和墙壁的作用力的合力大小等于mg,由于θ<45°,则:
Nmg.故选C.
答案:
C
9.如图所示,A、B两物体重力都等于10N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.3,同时有F=1N的两个水平力分别作用在A和B上,A和B均静止,则地面对B和B对A的摩擦力分别为( )
A.6N,3NB.1N,1N
C.0,1ND.0,2N
解析:
A、B均静止,应用整体法,即A、B整体水平方向所受外力大小相等,方向相反,故地面对B无摩擦力.以A为研究对象,水平方向必受大小与F相等、方向与F相反的静摩擦力,故选项C正确.
答案:
C
10.如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为
30°,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为( )
A.
∶4B.4∶
C.1∶2D.2∶1
解析:
将两小球及弹簧B视为一个整体系统,因小球处于静止状态,故该系统水平方向受力平衡,则有kΔxAsin30°=kΔxC,可得ΔxA∶ΔxC=2∶1,选项D正确.
答案:
D
二、多项选择题(本题共4小题,每题6分,共24分.每小题有多个选项是正确的,全选对得6分,少选得3分,选错、多选或不选得0分.)
11.如图所示,小车M在恒力F作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( )
A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B.若地面粗糙,小车也可以不受摩擦力作用
C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力的作用
D.若小车做匀速运动,则小车可能受三个力的作用
解析:
由于F的竖直分力大小可能等于重力,因此地面可能对小车无弹力作用,不论地面光滑与否,小车都不受摩擦力,此时小车仅受重力和F作用,故A选项错误,B选项正确;若小车做匀速运动,那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡,这时小车一定受重力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用.C正确,D错误.
答案:
BC
12.如图所示,用水平力F推静止在斜面上的物块,当力F由零开始逐渐增大而物块仍保持静止状态,则物块( )
A.所受合力逐渐增大
B.所受斜面摩擦力逐渐增大
C.所受斜面弹力逐渐增大
D.所受斜面作用力逐渐变大
解析:
物块保持静止状态,所受合力仍为零,A错.开始时摩擦力方向沿斜面向上,力F增大,摩擦力减小,当摩擦力方向沿斜面向下时,力F增大,摩擦力增大,B错.物块所受斜面弹力大小等于重力和F沿垂直于斜面方向的分力之和,而重力沿垂直于斜面方向的分力不变,F沿垂直于斜面方向的分力增大,故随着F的增大,物块所受斜面弹力增大,C对.物块所受斜面的作用力大小等于重力与F的合力,由于F增大,物块所受斜面的作用力变大,D正确.
答案:
CD
13.如图所示,铁板AB与水平地面间的夹角为θ,一块磁铁吸附在铁板下方.缓慢抬起铁板B端使θ角增加(始终小于90°)的过程中,磁铁始终相对铁板静止.下列说法正确的是( )
A.磁铁始终受到四个力的作用
B.铁板对磁铁的弹力逐渐增加
C.磁铁所受合外力逐渐减小
D.磁铁受到的摩擦力逐渐减小
解析:
对磁铁受力分析,受重力G、磁力F、支持力FN和摩擦力Ff,如图,所以磁铁受到四个力的作用;由于磁铁受力始终平衡,故合力为零,故A正确,C错误;根据平衡条件,有
Gsinθ-Ff=0,
F-Gcosθ-FN=0,
解得:
Ff=Gsinθ,FN=F-Gcosθ.由于θ不断变大,故Ff不断变大,FN不断变大,故D错误,B正确.
答案:
AB
14.如图所示,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与竖直墙壁之间放一光滑球B,整个装置处于静止状态.若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则( )
A.B对墙的压力减小
B.A与B之间的作用力增大
C.地面对A的摩擦力减小
D.A对地面的压力不变
解析:
设物体A对球B的支持力为F1,竖直墙对球B的弹力为F2,F1与竖直方向的夹角θ因物体A右移而减小.对球B受力分析如图所示,由平衡条件得:
F1cosθ=mBg,F1sinθ=F2,解得F1=
,F2=mBgtanθ,θ减小,F1减小,F2减小,选项A对,B错;对A、B整体受力分析可知,竖直方向,地面对整体的支持力FN=(mA+mB)g,与θ无关,即A对地面的压力不变,选项D对;水平方向,地面对A的摩擦力f=F2,因F2减小,故f减小,选项C对.
答案:
ACD
三、非选择题(共4小题,共46分)
15.(8分)一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品,在家中验证力的平行四边形定则.
图(a) 图(b) 图(c)
(1)如图(a),在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶,记下水壶________时电子秤的示数F;
(2)如图(b),将三细线L1、L2、L3的一端打结,另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上,水平拉开细线L1,在白纸上记下结点O的位置、________和电子秤的示数F1;
(3)如图(c),将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上,并将L1拴在其上,手握电子秤沿着②中L2的方向拉开细线L2,使________和三根细线的方向与②中重合,记录电子秤的示数F2;
(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示,根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若______________,则平行四边形定则得到验证.
解析:
(1)要测量装满水的水壶的重力,则记下水壶静止时电子秤的示数F;
(2)要画出平行四边形,则需要记录分力的大小和方向,所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1;
(3)已经记录了一个分力的大小,还要记录另一个分力的大小,则结点O点位置不能变化,力的方向也都不能变化,所以应使结点O的位置和三根细线的方向与
(2)中重合,记录电子秤的示数F2;
(4)根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示,若F和F′在误差范围内重合,则平行四边形定则得到验证.
答案:
(1)静止
(2)三细线的方向 (3)结点O的位置 (4)F和F′在误差范围内重合
16.(10分)如图所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ.质量为m的光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,A和B都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力的大小.
解析:
选取A、B整体为研究对象,它受到重力(M+m)g、地面支持力FN、墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用,如图所示,处于平衡状态.
根据平衡条件有:
FN-(M+m)g=0①
F=f②
由①解得FN=(M+m)g
再以B为研究对象,它受到重力mg、三棱柱对它的支持力FAB、墙壁对它的弹力F的作用,如图所示,处于平衡状态.
根据平衡条件有:
竖直方向上:
FABcosθ=mg③
水平方向上:
FABsinθ=F④
由③④解得F=mgtanθ
所以f=F=mgtanθ
答案:
(M+m)g mgtanθ
17.(13分)如图所示,用一个轻质三角支架悬挂重物,已知AB杆的左端用铰链固定,且它所能承受的最大压力为2000N,AC绳所能承受的最大拉力为1000N,α=30°.为不使支架断裂,求悬挂的重物应满足的条件.
解析:
悬绳受到竖直向下的拉力F=G.在这个拉力作用下,它将压紧水平杆AB并拉紧绳AC,所以应把拉力F沿AB、CA两个方向分解,设两分力为F1、F2,画出力的平行四边形如图所示.
由图可知:
=cos30°=
.
因为AB、AC所能承受的最大拉力之比为
=
=2>
,
当悬挂重物的重力增加时,对AC绳的拉力将先达到最大值,所以为不使三角支架断裂,计算中应以AC绳中拉力达到最大值为依据,即取F2=F2max=1000N,于是得悬挂物的重力应满足的条件为Gmax≤F2sin30°=500N.
答案:
重物的重力不大于500N
18.(15分)如图所示,在水平面上放一质量为m2的物体B,物体A的质量为m1,A、B间用劲度系数为k的轻质弹簧相连,处于静止状态.现对物体A施加一竖直向上的拉力,使A以加速度a向上做匀加速直线运动,则A至少运动多长时间才能将B拉离地面?
解析:
原来静止时,A受重力和弹簧向上的弹力,该弹簧的压缩量为x1,由二力平衡知m1g=kx1,得x1=
,B恰好被拉起时,此时地面对B刚好没有支持力,弹簧被拉伸且对B物体有向上的大小等于B的重力的弹力.设此时弹簧伸长量为x2,得x2=
.
A运动的位移x=x1+x2=
,
由x=
at2,得t=
.
答案: