广东省揭阳市榕城区梅云华侨中学届物理竞赛练习试题含答案.docx
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广东省揭阳市榕城区梅云华侨中学届物理竞赛练习试题含答案
广东省揭阳市榕城区梅云华侨中学2020届
物理竞赛练习题
一、单选题
1.如图甲所示,小孩用50N的水平力推木箱不动,木箱此时受到的摩擦力大小为F1;如图乙所示,小孩用60N的水平力恰能推动木箱,此时木箱与地面间的摩擦力大小为F2;如图丙所示,小孩把木箱推动了,此时木箱与地面间摩擦力大小为F3.若木箱对地面的压力大小为100N,木箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.55,则F1、F2、F3的大小分别为( )
A.0N、60N、55NB.50N、60N、55N
C.50N、55N、60ND.50N、55N、55N
2.关于静摩擦力,下列说法中正确的是( )
A.两个表面粗糙的物体,只要直接接触就会产生静摩擦力
B.静摩擦力总是阻力
C.静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反
D.两个物体之间的静摩擦力总是一个定值
3.如图所示,用大小为100N的握力握住一个重为40N的瓶子.瓶子竖直,始终处于静止状态.已知手掌与瓶子间的动摩擦因数μ=0.5,则( )
A.瓶子受到的摩擦力大小为40N
B.瓶子受到的摩擦力大小为50N
C.当握力进一步增大时,瓶子受到的摩擦力将成正比增大
D.当握力持续减小时,瓶子受到的摩擦力大小将持续减小
4.如图所示,在粗糙的水平地面上有质量为m的物体,连接在一劲度系数为k的弹簧上,物体与地面之间的动摩擦因数为μ,现用一水平力F向右拉弹簧,使物体A做匀速直线运动,则弹簧伸长的长度为(重力加速度为g)( )
A.
B.
C.
D.
5.如图所示,质量为m的木块在水平桌面上的木板上表面滑行,木板静止,它的质量为M=3m,木板与木块、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ,则木板受桌面的摩擦力大小为( )
A.μmgB.2μmgC.3μmgD.4μmg
6.一物块m在水平力拉动下,沿静止的水平传送带由A端运动到B端,如图甲所示,这时所受摩擦力为F1;现开动机械让传送带向左匀速传动,再次将同样的物块m由传送带的左端匀速拉动到右端,这时所受摩擦力大小为F2,如下图乙所示.则F1、F2的大小关系满足( )
A.F1=F2B.F1F2D.上述三种情况都有可能
7.如图所示,物体在水平方向受F1、F2两个力的作用,F1方向向右,F2方向向左,大小分别为F1=8N和F2=2N.则物体所受合力的大小和方向为( )
A.6N,方向水平向左B.10N,方向水平向左
C.6N,方向水平向右D.10N,方向水平向右
8.水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力大小为(g取10N/kg)( )
A.50NB.50
NC.100ND.100
N
二、多选题
9.一个物体所受的重力在下列情形下要发生变化的有( )
A.把它从赤道拿到南极B.把它送到月球上去
C.把它从地面上浸入水中D.把它置于向上加速的电梯内
10.如图所示,两辆车在以相同的速度做匀速运动.根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体形状或质量分布有关
D.力是使物体运动的原因
三、填空题
11.用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数,被测弹簧一端固定于A点,另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码,旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺,当挂两个钩码时,绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示,再增加一个钩码后,P点对应刻度如图乙中cd虚线所示,已知每个钩码质量为50g,重力加速度g=9.8m/s2,则被测弹簧的劲度系数为________N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.
12.薄板的重心位置可以用悬挂法确定(下图)
(1)在A点________,通过A点画一条________;
(2)再选另一处C点________,同样通过C点________;
(3)AB和CD的________就是薄板的重心.
13.手用力握住一个竖直的瓶子,瓶子的重为250N,当瓶子静止时,瓶子受到________(选填“静”或“滑动”)摩擦力的作用.摩擦力的大小为________N,摩擦力的方向________(选填“竖直向下”“竖直向上”“水平向右”或“水平向左”).如果在手和瓶子间抹了洗洁精,需要增大手握瓶子的力才能握住瓶子,此时瓶子受到摩擦力大小________(选填“变大”“变小”或“不变”).
14.已知木箱重200N,木箱与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,当木箱在水平桌面上以10m/s的速度运动时,木箱所受桌面的摩擦力大小为________N;当木箱以15m/s的速度运动时,木箱所受摩擦力大小为________N;当在该木箱上放一相同的木箱,两箱一起以10m/s的速度运动时,下面木箱所受桌面的摩擦力大小为________N.
15.用10N的水平力在水平地面上拉着重为50N的物体时,物体恰好做匀速运动;若用20N的水平力拉此物体,则物体受的滑动摩擦力的大小为________________,物体与地面间的动摩擦因数为________________.
16.把一重为5N的木块放在水平桌面上,弹簧秤水平地向右拉木块,使木块保持匀速直线运动时,弹簧秤的读数变为2N,此时木块受到的是________摩擦力,大小是________,动摩擦因数μ=________.
17.两个共点力互相垂直,F1=8N,F2=6N,则它们的合力F=________N,合力与F1间的夹角θ=________.
18.某物理兴趣学习小组在探究轻杆的弹力特点时,涉及到如下图所示的装置,装置中水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一个小滑轮B,轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一个质量m=20kg的重物.经过测量已知∠CBA=30°,则BC绳上的拉力为________.B处的滑轮受到绳子的作用力应该为________.(g取10m/s2)
19.理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设计了一个如图所示的理想实验,他的设想步骤如下:
①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度;②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要填写序号即可).在上述的设想步骤中,步骤________属于可靠的事实,步骤______是理想化的推论.
四、实验题
20.某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验,他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸展,用直尺测出其长度L0,再把弹簧竖直悬挂起来,刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐,在弹簧的下部A处固定一个指针.如图所示.挂上钩码,平衡后测出其长度L,令x=L-L0.改变钩码个数,进行多次测量.
(1)用F表示弹簧下端受到的钩码的拉力,则如图所示的Fx图线,你认为符合实际情况的是( )
A.
B.
C.
D.
(2)如果将指针固定在A点的下方P处,在正确测出弹簧原长的情况下,再作出x随F变化的图象,此时弹簧劲度系数的测量值____实际值(填“大于”“小于”或“等于”).
21.一位同学在做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.
(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮这位同学按操作的先后顺序,将这些步骤用字母排列出来是____.
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度l0
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F.解释函数表达式中常数的物理意义
(2)下表是这位同学所测的几组数据
①根据上表的数据在如图所示的坐标系中作出F-x图线.
②写出曲线的函数表达式________(x用cm作单位).
③函数表达式中常数的物理意义:
_________________________________________________.
五、计算题
22.重为100N,长为L=2m的均匀木棒放在水平桌面上,如图甲所示,至少要用35N的水平推力,才能使它从原地开始运动,木棒从原地移动以后,用30N的水平推力,就可以使木棒继续做匀速运动,求:
(1)木棒与桌面间的最大静摩擦力大小Fmax;
(2)木棒与桌面间的动摩擦因数μ;
(3)当水平推力使木棒匀速运动至木棒有0.5m露出桌面时,如图乙所示,水平推力的大小F.
23.质量为2kg的物体静止在水平地面上,如下图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力F.(取g=10N/kg)
(1)当推力大小为5N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(2)当推力大小为12N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?
24.如下图所示,用水平力F将木块压在竖直墙壁上,已知木块重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25,求:
(1)当F=25N时,木块不动,木块受到的摩擦力为多大?
(2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力为多大?
(3)当F=10N时木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力为多大?
(4)当F=6N时,木块受到的摩擦力为多大?
25.要使重为400N的桌子从原地水平移动,至少要用200N的水平推力,桌子从原地移动后,为了使它继续做匀速运动,只要160N的水平推力就够了,问:
(1)最大静摩擦力Ff和动摩擦因数μ为多大?
(2)如果在静止时用100N的水平推力推桌子,这时的摩擦力为多大?
26.一根轻弹簧的伸长量x跟所受的外力F之间的关系图象如图所示.
(1)求弹簧的劲度系数k;
(2)若弹簧原长l0=60cm,当把弹簧压缩到40cm长时,需要多大的压力?
(3)如果用600N的拉力拉弹簧(仍在弹性限度内,弹簧原长同上),弹簧长度l是多少?
答案解析
1.【答案】B
【解析】 题图甲中,推木箱不动,静摩擦力与推力平衡,故F1=50N;题图乙中,用60N的水平力恰能推动木箱,故静摩擦力达到最大值,即F2=60N;题图丙中,小孩把木箱推动了,受滑动摩擦力,大小为F3=μFN=0.55×100N=55N.选项B正确.
2.【答案】C
【解析】 由于静摩擦力产生在彼此直接接触且相互挤压、接触面粗糙又有相对运动趋势的物体之间,所以A错误;静摩擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势,方向与物体间相对运动趋势的方向相反,也可能与运动方向相同,所以B错误,C正确;两物体间静摩擦力的大小随物体所受正压力的变化而变化,因此D错误.
3.【答案】A
【解析】 瓶子重力为40N,处于静止状态,则瓶子受到的摩擦力大小等于重力,为40N.故A正确,B错误;当握力再增大时,瓶子受到的重力不变,也就是摩擦力不变.故C错误;当握力逐渐减小时,导致瓶子的最大静摩擦力减小,但只要物体仍处于静止,则摩擦力大小不变.故D错误.
4.【答案】D
【解析】设弹簧伸长长度为x,由胡克定律和二力平衡得kx=μmg,所以x=
.故选项D正确.
5.【答案】A
【解析】 木块向左滑动,木板相对于木块向右滑动,木板受到木块向左的滑动摩擦力大小Ff1=μmg,因为木板静止,根据二力平衡条件,木板受到地面的静摩擦力方向向右,大小Ff2=Ff1=μmg,故选项A正确.
6.【答案】A
【解析】两种情景下,物块与传送带之间均为滑动摩擦力,只是相对速度不同而已;由滑动摩擦力的计算公式F=μFN可知,滑动摩擦力的大小与相对速度的大小无关,故选A.
7.【答案】C
【解析】由于两个力的方向相反,因此合力为两力之差6N,方向与较大的力相同,故选C.
8.【答案】C
【解析】悬挂重物的绳的张力是FT=mg=100N,小滑轮受到绳的作用力为沿BC、BD绳两拉力的合力,如图所示.
从图中可看出,∠CBD=120°,
∠CBF=∠DBF=60°,即△CBF是等边三角形,故F=100N.
9.【答案】AB
【解析】 由G=mg可知,物体质量不变,当重力加速度g发生变化时,重力G随之改变.由于地球两极的g值大于赤道上的g值,地球上的g值大于月球上的g值,所以选项A、B正确.由于重力大小与物体所处的环境和运动状态无关,所以选项C、D两种情况下物体的重力没有发生变化.
10.【答案】AC
【解析】 物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点,这个点就是物体的重心,选项A正确;重力的方向总是和水平面垂直,是竖直向下而不是垂直向下,选项B错误;从题图中可以看出,汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化,重心的位置就发生了变化,选项C正确;力是使物体发生形变或改变运动状态的原因,选项D错误.
11.【答案】70 2.10
【解析】由图知当钩码由2个增至3个时弹力增大ΔF=mg,弹簧的伸长量增加Δx=0.7cm.由胡克定律得ΔF=kΔx即k=
=
=70N/m;当挂3个钩码时得3mg=kx1即x1=2.10cm.
12.【答案】
(1)把物体悬挂起来 竖直线AB
(2)把物体悬挂起来 画一条竖直线CD (3)交点E
【解析】用细线悬挂物体时,物体受到竖直向下的重力和细线对物体竖直向上的拉力,当物体平衡时,满足重力与拉力平衡,即重力与拉力一定作用在同一条直线上,大小相等,方向相反,从而说明悬线的延长线必然通过重心.对于薄板状物体,在不同位置悬挂同一物体,则两次悬线延长线的交点,即为重心.
13.【答案】静 250 竖直向上 不变
【解析】当瓶子静止时,瓶子受到静摩擦力作用,根据平衡有:
Ff=mg=250N,方向与重力的方向相反,竖直向上.静摩擦力大小与正压力大小无关,增大压力,瓶子所受的静摩擦力不变,仍然等于重力.
14.【答案】 40 40 80
【解析】
15.【答案】10 0.2
【解析】物体做匀速直线运动,说明物体受到拉力和摩擦力的作用,两个力大小相等,所以滑动摩擦力大小为10N,滑动摩擦力的大小只与正压力和动摩擦因数有关,所以改变拉力后滑动摩擦力大小不变,由Ff=μmg.μ=
=
=0.2
16.【答案】滑动 2N 0.4
【解析】木块与地面发生了相对滑动,摩擦力为滑动摩擦力,由于木块做的是匀速运动,所以拉力等于摩擦力,由Ff=μmg得μ=
=0.4
17.【答案】 10N 37°
【解析】
18.【答案】200N 200N
【解析】以滑轮与绳的接触点B为研究对象:
因为滑轮光滑,所以BC绳上的拉力和物体的重力相等,FT=200N;两个等大的拉力夹角为120°,合力为二力的角平分线方向,大小为200N.
19.【答案】 ②③①④ ② ①③④
【解析】 本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理,将实验理想化,并符合物理规律,得到正确的结论.而②是可靠事实,因此放在第一步,③①是在斜面上无摩擦的设想,最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②③①④.
20.【答案】
(1)C
(2)等于
【解析】
(1)因为弹簧是被放在水平桌面上测得的原长,然后把弹簧竖直悬挂起来后,由于重力的作用,弹簧的长度会增大,所以图线应出现x轴上有截距,C正确,A、B、D错误.
(2)如果将指针固定在A点的下方P处,在正确测出弹簧原长的情况下,再作出x随F变化的图象,则在图象上x的变化量不变,得出弹簧的劲度系数与实际值相等.
21.【答案】
(1)CBDAEF
(2)①如图所示
②F=0.43x
③表示弹簧的劲度系数,即表示使弹簧伸长或者压缩1cm所需的外力大小为0.43N
【解析】
(1)在做实验的时候一般步骤为先组装器材,然后进行实验,最后数据处理,故顺序为CBDAEF.
(2)①根据描点法,图象如图所示
②、③根据图象,该直线为过原点的一条直线,即弹力与伸长量成正比,即F=kx=0.43x.式中的常数表示弹簧的劲度系数,即表示使弹簧伸长或者压缩1cm所需的外力大小为0.43N.
22.【答案】
(1)35N
(2)0.3 (3)30N
【解析】
(1)木棒从原地开始运动必须克服最大静摩擦力,所以Fmax=F1=35N.
(2)推力F2与滑动摩擦力相等时,木棒做匀速运动,所以F2=μmg,μ=
=0.3.
(3)当水平推力使木棒匀速运动至木棒有0.5m露出桌面时,水平推力等于此时的滑动摩擦力,而滑动摩擦力F=μFN=μmg不变,所以F=30N.
23.【答案】
(1)5N
(2)10N (3)10N
【解析】在地面上,FN=mg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力Fmax)大小为Fmax=μFN=μmg=0.5×2×10N=10N.
(1)当推力F=5N时,F地面对物体的静摩擦力的大小F静=F=5N.
(2)当推力F=12N时,F>Fmax,物体滑动.则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑=μFN=μmg=10N.
(3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小F滑′=10N.
24.【答案】
(1)6N
(2)6N (3)2.5N (4)1.5N
【解析】分析木块的受力情况,如图所示.
(1)、
(2)木块静止,根据二力平衡,竖直方向上的静摩擦力等于重力,F1=F2=G=6N,与压力大小无关.
(3)木块沿墙面下滑时,木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力,
F3=μFN
FN=F
所以F3=μF=0.25×10N=2.5N.
(4)当F=6N时,木块与墙壁间的摩擦力也为滑动摩擦力,
所以F4=μF=0.25×6N=1.5N.
25.【答案】
(1)200N 0.4
(2)100N
【解析】
(1)开始推动桌面的最小的水平推力等于桌子受到的最大静摩擦力Fm=200N,匀速运动时的推力与动摩擦力大小相等,由F=Ff=μG得μ=
=
=0.4.
(2)用100N的推力时,桌子不动,受静摩擦力,其大小等于水平推力100N.
26.【答案】
(1)1500N/m
(2)300N (3)100cm
【解析】
(1)由题图可知当弹簧受外力F1=9×102N时弹簧的伸长量x1=0.6m
故k=
=
=1500N/m
(2)当把弹簧压缩到40cm长时,弹簧的形变量x2=(0.6-0.4)m=0.2m
弹力为F2=kx2=1500N/m×0.2m=300N
故需用300N的压力
(3)由F3=kx3,得x3=
=
=0.4m=40cm
故弹簧的长度l=l0+x3=60cm+40cm=100cm