2021版高考物理一轮复习课时提升作业四重力弹力摩擦力含解析

2021版高考物理一轮复习课时提升作业四重力弹力摩擦力含解析

重力　弹力　摩擦力 ‎(建议用时40分钟)‎ ‎1.跳高运动员分别采用如图所示的跨越式、剪式和背越式三种过杆姿势过杆,重心最接近甚至低于横杆的是 (　　)‎ A.跨越式　 B.剪式 C.背越式 D.以上均正确 ‎【解析】选C。在三种过杆的姿势中,跨越式、剪式过杆时的重心均在横杆之上,而背越式过杆时,头、躯干、腿依次过杆,身体的大部分与杆高度接近,甚至低于杆,选项C正确。‎ ‎2.(2019·温州模拟)2018年11月,“2018FISE世界极限运动巡回赛”战幕在成都拉开,图中是某选手骑摩托车飞跃中的极限动作的频闪照片。关于骑手(含摩托车)在空中的受力情况分析,说法正确的是 (　　)‎ A.不受力的作用 B.重力、空气阻力 C.重力和牵引力、空气阻力 D.仅受到重力作用 ‎【解析】选B。当骑手(含摩托车)在空中运动时,由于速度较快,车手的迎风面积较大,所以空气阻力作用要考虑,因此车手受重力和空气阻力的作用,由于已离开地面,摩托车不再受到牵引力的作用,所以B正确,A、C、D错误。故选B。‎ ‎3.探究弹力和弹簧伸长量的关系时,在弹性限度内,悬挂G1=15 N的重物时,弹簧长度为L1=0.16 m;悬挂G2=20 N的重物时,弹簧长度为L2=0.18 m,则弹簧的原长L和劲度系数k分别为 (　　)‎ A.L=0.02 m,k=500 N/m B.L=0.10 m,k=500 N/m C.L=0.02 m,k=250 N/m 7‎ D.L=0.10 m,k=250 N/m ‎【解析】选D。当悬挂15 N重物时,有G1=k(L1-L);当悬挂20 N重物时,有G2=k(L2-L),代入数据,联立解得k=250 N/m,L=0.10 m,故选项D正确。‎ ‎4.(2019·台州模拟)如图所示,羽毛球运动员在比赛过程中用球拍回击飞过来的羽毛球,下列说法正确的是 (　　)‎ A.球拍击羽毛球的力大于羽毛球撞击球拍的力 B.羽毛球先对球拍有力的作用,球拍才对羽毛球有力的作用 C.羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的 D.羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对平衡力 ‎【解析】选C。根据物体间力的作用是相互性的,球拍击羽毛球的力等于羽毛球撞击球拍的力,A错误;球拍和羽毛球之间的相互作用是同时的,B错误;根据弹力的特点可知羽毛球撞击球拍的力是由羽毛球发生形变引起的,C正确;羽毛球对球拍的力和球拍对羽毛球的力是一对相互作用力,D错误。故选C。‎ ‎5.如图所示,在粗糙水平面上放置有一竖直截面为平行四边形的木块,图中木块倾角为θ,木块与水平面间动摩擦因数为μ,木块所受重力为G,现用一水平恒力F推木块,使木块由静止开始向左运动,则木块所受的摩擦力大小为 (　　)‎ A.F　　　　　 B.‎ C.μG D.μ(Gsinθ+Fcosθ)‎ ‎【解析】选C。木块由静止开始向左运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,故Ff=μFN=μG,选项C正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　如图甲所示,小孩用80 N的水平力推木箱不动,木箱此时受到水平地面的摩擦力大小为F1;如图乙所示,小孩把木箱推动了,此时木箱与水平地面间摩擦力大小为F2‎ 7‎ ‎。若木箱对水平地面的压力大小为200 N,木箱与水平地面间的动摩擦因数为0.45,则F1 、F2的大小分别为 (　　)‎ A.90 N、80 N　　　　 B.80 N、45 N C.80 N、90 N D.90 N、90 N ‎【解析】选C。甲图是静摩擦力,由平衡条件得:F1=80 N,乙图是滑动摩擦力,由Ff=μFN得Ff=0.45×200 N=90 N,则F2=90 N,故选项C正确。‎ ‎6.(多选)(2019·宁波模拟)《中国制造2025》是国家实施强国战略第一个十年行动纲领,智能机器制造是一个重要方向,其中智能机械臂已广泛应用于各种领域。如图所示,一智能机械臂铁夹夹起一个金属小球后静止在空中,铁夹与球接触面保持竖直,则 (　　)‎ A.若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力变大 B.小球受到的摩擦力与重力大小相等 C.铁夹受到的摩擦力方向竖直向下 D.若铁夹水平匀速移动,小球受到的摩擦力变大 ‎【解析】选B、C。对小球受力分析可知,小球受重力、两侧铁夹的弹力以及摩擦力作用,根据平衡条件可知小球在竖直方向上受到的摩擦力与重力大小相等,方向相反,若增大铁夹对小球的压力,小球受到的摩擦力不变,A错误、B正确;根据力的相互性可知,机械手臂受到小球的摩擦力方向竖直向下,C正确;若水平匀速移动铁夹,由于小球受力始终平衡,故摩擦力大小不变,D错误。故选B、C。‎ ‎7.如图所示,沿直线运动的小车内悬挂的小球A和车水平底板上放置的物块B都相对车厢静止。关于物块B受到的摩擦力,下列判断中正确的是 (　　)‎ A.物块B不受摩擦力作用 B.物块B受摩擦力作用,大小恒定,方向向左 7‎ C.物块B受摩擦力作用,大小恒定,方向向右 D.因小车的运动方向不能确定,故物块B受的摩擦力情况无法判断 ‎【解析】选B。隔离A物体受力分析可知,物体A有水平向左的加速度,则物体A、B和小车有水平向左的恒定的共同加速度a,对物块B受力分析可知,物块B受到重力、支持力和向左的静摩擦力作用,且静摩擦力FfB=mBa,大小恒定,方向向左,故B正确,A、C错误;物块B受的摩擦力情况与小车的运动方向无关,故D错误。‎ ‎8.网上有一段视频,如图,在最高时速300公里行驶的动车车厢的窗台上,放了一枚直立的硬币,在列车行驶的过程中,硬币始终直立在列车窗台上,直到列车横向变道进站时,硬币才倒下。这一视频证明了中国高铁的极好的稳定性,则关于这枚硬币,下列判断正确的是 (　　)‎ A.硬币直立过程可能受到与列车行驶方向相同的摩擦力作用 B.硬币直立过程一定只受重力和支持力而处于平衡状态 C.硬币倒下是因为受到风吹的原因 D.列车加速或减速行驶时,硬币都可能受到与列车运动方向相反的摩擦力作用 ‎【解析】选A。当列车匀速直线行驶时硬币立于列车窗台上,硬币处于平衡状态,此时硬币受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,它们是一对平衡力;当列车在加速或减速过程中,根据“假设法”可以判断硬币会受到沿着行进方向的静摩擦力或与行进方向相反的静摩擦力,A正确,B、D错误;硬币倒下是因为列车横向变道时,列车运动的方向发生变化,硬币由于惯性倒下,列车内是全封闭区域而没有外界吹来的风,C错误。故选A。‎ ‎9.(2016·海南高考)如图,在水平桌面上放置一斜面体P,两长方体物块a和b叠放在P的斜面上,整个系统处于静止状态。若将a与b、b与P、P与桌面之间摩擦力的大小分别用f1、f2和f3表示。则 (　　)‎ A.f1=0,f2≠0,f3≠0　 B.f1≠0,f2=0,f3=0‎ 7‎ C.f1≠0,f2≠0,f3=0 D.f1≠0,f2≠0,f3≠0‎ ‎【解析】选C。物块a相对于b,物块b相对于P,都有沿斜面下滑的趋势,所以a与b、b与P之间的摩擦力f1、f2 不为零,把物块a和b及斜面P看成一个整体,P与桌面之间没有相对运动的趋势,P与桌面之间摩擦力f3 为零,所以选项C正确,A、B、D错误。‎ ‎【总结提升】摩擦力方向与物体的运动方向的比较 ‎(1)静摩擦力的方向与物体的运动方向可以同向,可以反向,也可以成任意夹角。例如,站在车内的乘客在汽车启动时受到向前的摩擦力,方向与运动方向相同;汽车刹车时受到向后的摩擦力,方向与运动方向相反,故静摩擦力可以提供动力也可以提供阻力。‎ ‎(2)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向可以同向,也可以反向。例如,一木箱A放在平板车B上,当平板车启动时,A、B之间发生相对滑动,A相对于平板车B向后运动,A受到向前的摩擦力,从地面上看,A是向前运动的,所以平板车B对A的滑动摩擦力的方向与A运动的方向相同,是动力。A对B的滑动摩擦力向后,与B运动的方向相反,是阻力。‎ ‎10.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8),质量为1 kg 的滑块,以一定的初速度沿斜面向下滑,斜面足够长,滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8。该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图象是图中的(取初速度方向为正方向,g取10 m/s2) (　　)‎ ‎【解析】选A。由于mgsin37°<μmgcos37°,滑块减速下滑,因斜面足够长,故滑块最终一定静止在斜面上。开始阶段Ff滑=μmgcos37°=6.4 N,方向沿斜面向上;静止在斜面上时,Ff静=mgsin37°=6 N,方向沿斜面向上,由于取初速度方向为正方向,故图象A正确,B、C、D均错误。‎ ‎11.如图所示,物体A叠放在小车B上,小车置于水平面上,在下列几种情况下判断A受摩擦力的方向。 ‎ ‎(1)A、B一起以相同的速度向右匀速运动。‎ 7‎ ‎(2)A、B两物体原来静止,当小车B突然向右启动时,A、B仍相对静止。‎ ‎(3)A、B两物体原来一起向右匀速运动,当小车B突然刹车时,A、B仍相对静止。‎ ‎【解析】(1)由于A匀速运动,如果受B对它向前的摩擦力的作用,则必有一个力去抵消这个摩擦力,但无论如何是找不到的,故A不受摩擦力作用。(2)当车向右启动时,如果A、B接触面光滑,A将相对B向左运动,所以A有相对B向左运动的趋势,故受静摩擦力方向向右。(3)小车B突然刹车时,若车刹得太猛,A将相对B向右运动,故A有相对B向右运动的趋势,A受的摩擦力方向向左。‎ 答案:(1)A不受摩擦力 　(2)水平向右 ‎ ‎(3)水平向左 ‎【总结提升】“四步法”确定摩擦力的方向 ‎(1)确定摩擦力的受力对象。‎ ‎(2)确定摩擦力的施力物体。‎ ‎(3)确定受力对象相对于摩擦力施力物体的运动方向(或运动趋势)。‎ ‎(4)根据摩擦力“总是与相对运动(或相对运动趋势)方向相反”来确定摩擦力方向。‎ ‎12.如图所示,一质量不计的弹簧原长为10 cm,一端固定于质量为m=2 kg的物体上,另一端施一水平拉力F。(g取10 m/s2) ‎ ‎(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,则当弹簧被拉长到12 cm,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数为多大?‎ ‎(2)若将弹簧拉长到11 cm,则物体所受的摩擦力大小为多少?‎ ‎(3)若将弹簧拉长到13 cm,则物体所受的摩擦力大小为多少?(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)‎ ‎【解析】(1)物体匀速运动时,有k(x-x0)=μmg 则k== N/m=200 N/m。‎ ‎(2)弹簧弹力 F1=k(x1-x0)=200×(0.11-0.10)N=2 N 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,即 fm=f=0.2×2×10 N=4 N 7‎ 因为F1fm,故物体将加速运动,此时所受到的滑动摩擦力为f=4 N。‎ 答案:(1)200 N/m　(2)2 N　(3)4 N 7‎