人教版高中物理重力弹力摩擦力力的合成分解专题汇总练习含答案.docx
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人教版高中物理重力弹力摩擦力力的合成分解专题汇总练习含答案
人教版2019年高中物理：
重力、弹力、摩擦力、力的合成分解专题汇总练习（含答案）
学生姓名：
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一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求。
）
1．力是物体间的相互作用。
下列有关力的图示及表述错误的是（ C ）
解析：
由于在不同纬度处重力加速度g不同，旅客所受重力不同，故对飞机的压力不同，故A正确。
充足气的篮球的球壳对内部气体有压力作用，即内外气体对篮球壳压力的差值等于篮球壳对内部气体的压力，故B正确。
书对桌子的压力作用在桌子上，箭尾应位于桌面上，故C错误。
平地上匀速行驶的汽车，其主动轮受到地面的静摩擦力是前进的动力，地面对其从动轮的摩擦力是阻力，汽车受到的动力与阻力平衡时才能匀速前进，故D正确。
2．图示为小孩从t＝0时刻起逐渐增加推力推动箱子过程中三个时刻（t1、t2和t3）的漫画图。
据此，小王总结出四张箱子与水平地面之间的摩擦力随时间变化的关系图，其中可能正确的是（ C ）
解析：
木箱静止的过程中受到的是静摩擦力，其大小随着推力的增大而增大；当达到最大静摩擦力后物体开始滑动，此时摩擦力变为滑动摩擦力，而滑动摩擦力小于最大静摩擦力，并且滑动摩擦力大小与正压力成正比，压力不变，则滑动摩擦力不变，则可知只有C正确，A、B、D错误，故选C。
3．如图所示，欲借助汽车的力量，将光滑凹槽中的铁球缓慢拉出，随着汽车对铁球的作用力越来越大，凹槽对球的弹力（ C ）
A．始终水平向左，越来越大
B．始终竖直向上，越来越大
C．斜向左上方，越来越大
D．斜向左上方，大小不变
解析：
汽车缓慢拉铁球时，铁球受力如图所示，
所以凹槽对铁球的弹力指向左上方，且FN＝
，随汽车拉力的增大而增大，选项C正确。
4．射箭是奥运会比赛项目之一，如图甲为选手射箭场景。
已知弓的顶部跨度为l，弦均匀且弹性良好，其自由长度为l。
发射时弦和箭可等效为图乙的情景，假设弓的跨度保持不变，即箭在弦的正中间，弦夹住类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去。
已知弦的劲度系数为k，发射箭时弦的最大长度为
l（弹性限度内），则箭被发射瞬间所受的最大弹力为（设弦的弹力满足胡克定律）（ C ）
A．klB.
kl
C.
klD．2kl
解析：
弦的张力F＝k（
l－l）＝
kl，由力的合成得弦对箭的合力F′＝2Fcosθ＝2F
＝
kl，故C选项正确。
5．图中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计，物体的质量都是m，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则（ A ）
A．F3＝F1>F2 B．F1>F2＝F3
C．F1＝F2＝F3D．F3>F1＝F2
解析：
根据图可知，甲和丙的弹簧秤读数相等即F1＝F3＝mg，乙图中弹簧秤的读数F2＝mgcos30°＝
mg，故有F1＝F3>F2，所以选项A正确。
6．将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，每块的质量为m，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30°。
假定石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1、2块石块间的作用力大小为（ D ）
A.
mgB.
mg
C.
mgD.
mg
解析：
取第一块石头为研究对象进行受力分析如图，则FN＝
＝
mg，故选D。
7．如图所示，物体A放在水平桌面上，通过定滑轮悬挂一个重为10N的物体B，且已知物体A与桌面间的最大静摩擦力为4N.要使A静止，需加一水平向左的力F1，则力F1的取值可以为（ BC ）
A．4NB．6N
C．10ND．18N
解析：
当F1＝4N时，静摩擦力为f＝F2－F1＝6N>4N，物体不能静止，故A错误；当F1＝6N时，静摩擦力为f＝F2－F1＝4N，即达到最大值且方向向左，故B正确；当F1＝10N，静摩擦力为f＝F2－F1＝0，故C正确；当F1＝18N时，由于最大静摩擦力为4N，所以4N＜F1－F2＝8N，物体不平衡，将加速向左移动，故D错误。
所以BC正确，AD错误。
8．如图所示，清洗楼房光滑玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，且视为质点。
悬绳与竖直墙壁的夹角为α，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则（ BC ）
A．F1＝
B．F2＝Gtanα
C．若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，但F1与F2的合力不变
D．若工人缓慢下移，增加悬绳的长度，则F1减小，F2增大
解析：
作出人的受力图如图所示
可得F1＝
F2＝Gtanα
当增加悬绳长度，α减小
F1与F2均减小
F1与F2的合力始终等于重力，综上所述B、C正确。
9.如图所示，一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，则在这一过程中（ BD ）
A．水平拉力F是恒力
B．铁架台对地面的压力一定不变
C．细线的拉力变小
D．地面对铁架台的摩擦力增大
解析：
对小球受力分析，受拉力、重力、F，根据平衡条件，有：
F＝mgtanθ，
T＝
，
θ逐渐增大则F逐渐增大，T也增大，故A错误，C错误；
以整体为研究对象，根据平衡条件得：
Ff＝F，则Ff逐渐增大，
FN＝（M＋m）g，FN保持不变，故B正确，D正确，故选B、D。
10.如图所示，A、B、C、D四个人做杂技表演，B站在A的肩上，双手拉着C和D，A撑开双手水平支持着C和D。
若四个人的质量均为m，他们的臂长相等，重力加速度为g，不计A手掌与C、D身体间的摩擦。
则下列结论正确的是（ ABC ）
A．A受到地面的支持力为4mg
B．B受到A的支持力为3mg
C．B受到C的拉力约为
mg
D．C受到A的推力约为
mg
解析：
把四人看成整体，分析受力，由二力平衡可知A受到地面支持力为4mg。
把BCD看成整体，分析受力，由二力平衡可知B受到A的支持力为3mg。
由题图可知，B手臂与竖直方向的夹角大约为30°，设B对C的拉力为F1，A对C的推力为F2，对C分析受力，由受力分析和力的平衡条件可得，F1cos30°＝mg，解得F1＝
mg。
F1sin30°＝F2，解得F2＝mgtan30°＝
mg，故选项ABC正确，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题 共60分）
二、填空题（共3小题，共18分。
把答案直接填在横线上）
11．（5分）（山西省晋商四校2016～2017学年高一上学期期末）如图，把一个弹簧测力计的一端固定在墙上，用另一个弹簧测力计水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时两个测力计的示数稳定（图中已把弹簧测力计的示数放大画出），则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是__2.60____N。
若用弹簧测力计测得物块P重13N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为__木头____。
（A）材料
动摩擦因数
金属—金属
0.10
橡胶—金属
0.50
木头—金属
0.20
皮革—金属
0.28
解析：
分析物块P的受力情况可知，物块P受金属板给P的滑动摩擦力Ff，方向向左，受弹簧测力计向右的拉力F，由二力平衡可知，Ff＝F，测力计读数为2.60N，所以Ff＝2.60N；又根据Ff＝μG可得：
μ＝
＝0.2，从表中对比得知，物块P为木头。
12．（6分）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究。
（1）某次测量如图乙所示，指针示数为__16.00（15.95～16.05）（有效数字位数正确）____cm。
（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A，B的示数LA和LB如表。
用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为__12.5（12.2～12.8）____N/m（重力加速度g取10m/s2）。
由表中数据__能____（选填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。
钩码数
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
解析：
（1）刻度尺读数需要估读到精确位的下一位，由图可知指针示数为16.00cm，考虑到误差范围，15.95～16.05cm均算对。
（2）由胡克定律F＝kΔx，结合表格数据可知弹簧Ⅰ的劲度系数k1＝
N/m＝12.5N/m，考虑误差范围情况下12.2～12.8N/m；对于计算弹簧Ⅱ的劲度系数，只需要测出弹簧Ⅱ的形变量，结合两个指针的变化量减去指针A的变化量，就是弹簧Ⅱ的形变量，所以能求出弹簧Ⅱ的劲度系数。
13．（7分）在“验证力的平行四边形定则”实验中：
（1）部分实验步骤如下，请完成有关内容：
A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线。
B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录__钩码个数（或细线拉力）____、__橡皮筋与细线结点的位置O____、__细线的方向____。
C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使__橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合____，记录__钩码个数和对应的细线方向____。
（2）如果力的平行四边形定则得到验证，那么图乙中
＝__
____。
解析：
（1）根据实验原理可知，图甲中需要记录合力的大小和方向后，画出来的合力是实际值，该实验中根据钩码个数来表示拉力大小，因此需要记录的是：
钩码个数（或细线拉力），橡皮筋与细线结点的位置O，细线的方向；
该实验采用“等效代替”法，因此在用两个绳套拉橡皮筋时，要将橡皮筋与细线结点拉到与步骤B中结点位置重合，同时记录钩码个数和对应的细线方向。
（2）根据O点处于平衡状态，正交分解有：
竖直方向：
4mgsinα＋3mgsinβ＝5mg①
水平方向：
4mgcosα＝3mgcosβ②
联立①②解得：
＝
。
三、论述、计算题（本题共4小题，共42分。
）
14．（9分）如图所示，质量为2kg的物体放在水平地板上，用一原长为8cm的轻质弹簧水平拉该物体，当其刚开始运动时，弹簧的长度为11cm，当弹簧拉着物体匀速前进时，弹簧的长度为10.5cm，已知弹簧的劲度系数k＝200N/m。
（g均取10m/s2）求：
（1）物体所受的最大静摩擦力为多大？
（2）物体所受的滑动摩擦力为多大？
（3）物体与地板间的动摩擦因数是多少？
答案：
（1）6N
（2）5N （3）0.25
解析：
（1）当物体刚开始被拉动时，弹簧的伸长量为Δx1＝11cm－8cm＝3cm，根据胡克定律可得：
弹簧的弹力为：
F1＝kΔx＝200N/m×0.03m＝6N，此时物体所受的最大静摩擦力等于弹簧的弹力，即Ffmax＝6N。
（2）当物体匀速滑动时，弹簧的伸长量为Δx2＝10.5cm－8cm＝2.5cm，根据胡克定律可得：
弹簧的弹力为：
F2＝kΔx2＝200N/m×0.025m＝5N，此时物体所受的滑动摩擦力等于弹簧的弹力，即Ff＝5N。
（3）由滑动摩擦力公式可得：
Ff＝μFN＝μmg，求得μ＝0.25。
15．（10分）薇薇老师课间在办公室玩转健身球，现将薇薇老师的手掌和健身球简化成如图所示的模型。
假设每个健身球质量为280g，直径d＝50mm，手掌围成的圆弧半径R＝50cm，此时手掌和健身球均静止，不计摩擦。
请你估算此时A球对薇薇老师的正压力为多大（g＝10m/s2）？
答案：
2.8N
解析：
设一个健身球的质量为m，半径r＝d/2，O点和健身球圆心连线与竖直方向夹角为θ，A球受力如图，则有
＝cosθ
cosθ＝
≈1
NA≈mg＝2.8N
16．（11分）如图所示，某人用轻绳牵住一只质量m＝0.6kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角。
已知空气对气球的浮力为15N，人的质量M＝50kg，且人受的浮力忽略不计（g取10N/kg，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。
求：
（1）水平风力的大小；
（2）人对地面的压力大小；
（3）若水平风力增强，人对地面的压力如何变化？
（要求说明理由）
答案：
（1）水平风力的大小12N；
（2）人对地面的压力大小为491N；
（3）若水平风力增强，人对地面的压力不变。
解析：
（1）对氢气球进行受力分析，并分解如图：
由平衡条件列式：
竖直方向：
F浮＝mg＋Tsin37°；
水平方向：
F风＝Tcos37°；
解得：
F风＝12N，T＝15N。
（2）对人进行受力分析，并分解如图：
由平衡条件列式：
竖直方向：
FN＝Mg－Tsin37°＝500－15×0.6N＝491N；
（3）若风力增强，只改变了水平方向的力，视气球及人为一整体可知，竖直方向上的受力情况没改变，人对地面的压力不变。
17．（12分）如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳相连，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态。
（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，tan37°＝0.75，g取10m/s2。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：
（1）轻绳OA、OB受到的拉力是多大？
（2）人受到的摩擦力是多大？
方向如何？
（3）若人的质量m2＝60kg，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，则欲使人在水平面上不滑动，物体甲的质量m1最大不能超过多少？
答案：
（1）
m1g
m1g
（2）
m1g 方向水平向左 （3）24kg
解析：
（1）以结点O为研究对象，如图，沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系，将FOA分解，由平衡条件有：
FOB－FOAsinθ＝0，FOAcosθ－m1g＝0
联立得：
FOA＝
＝
m1g
FOB＝m1gtanθ＝
m1g
故轻绳OA、OB受到的拉力分别为
m1g、
m1g
（2）人水平方向受到OB绳的拉力和水平面的静摩擦力，
f＝FOB＝
m1g 方向水平向左
（3）当甲的质量增大到人刚要滑动时，质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值。
当人刚要滑动时，静摩擦力达到最大值fm＝μm2g
由平衡条件得：
FOBm＝fm
又FOBm＝m1mgtanθ＝
m1mg
联立得：
m1m＝
＝
＝24kg
即物体甲的质量m1最大不能超过24kg。
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