【导与练】高考物理三轮冲刺 考点对接3年高考题 专题二 物体间的相互作用（含解析）(1).doc

专题二物体间的相互作用高考试题 考点一 重力、弹力和摩擦力受力分析1.(2012年海南卷,8,4分)下列关于摩擦力的说法,正确的是()a.作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速,不可能使物体加速b.作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速,不可能使物体减速c.作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速,也可能使物体加速d.作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速,也可能使物体减速解析:由于物体相对运动(或相对运动趋势)方向与运动方向可能相同,也可能相反,因此滑动摩擦力(或静摩擦力)与运动方向可能相反,也可能相同,由此知作用在物体上的滑动摩擦力(或静摩擦力)既可能使物体减速,也可能使物体加速,故选项c、d正确,a、b错误.答案:cd2.(2012年浙江理综,14,6分)如图所示,与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m=1.0 kg的物体.细绳的一端与物体相连,另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连.物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为4.9 n.关于物体受力的判断(取g=9.8 m/s2),下列说法正确的是()a.斜面对物体的摩擦力大小为零b.斜面对物体的摩擦力大小为4.9 n,方向沿斜面向上c.斜面对物体的支持力大小为4.9n,方向竖直向上d.斜面对物体的支持力大小为4.9 n,方向垂直斜面向上解析:由弹簧秤的示数为4.9 n可知细绳对物体的拉力大小也为4.9 n,刚好等于物体的重力沿斜面向下的分力,因此物体在重力、绳子的拉力和斜面的支持力下能够保持平衡状态,故选项a正确,选项b错误;由平衡条件,斜面对物体的支持力fn=mgcos 30=4.9n,方向垂直斜面向上,故选项c、d错误.答案:a3.(2010年新课标全国理综,15,6分)一根轻质弹簧一端固定,用大小为f1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为f2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为()a.b.c.d.解析:设弹簧的原长为l0,劲度系数为k,根据胡克定律有f1=k(l0-l1),f2=k(l2-l0),解得k=,选项c正确.答案:c4.(2009年天津理综,1,6分)物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力f,a中f垂直于斜面向上.b中f垂直于斜面向下,c中f竖直向上,d中f竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是()解析:对物块进行受力分析,施力前,物块所受静摩擦力为gsin ;施力后,a、b图物块所受静摩擦力不变;c图中ff=(g-f)sin ;d图中ff=(g+f)sin .故选d.答案:d考点二 力的合成与分解、共点力的平衡1.(2013年山东理综,15,5分)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.4 b.4 c.12 d.21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kxasin 30=kxc,可得xaxc=21,选项d正确.答案:d2.(2013年广东理综,20,6分)如图,物体p静止于固定的斜面上,p的上表面水平.现把物体q轻轻地叠放在p上,则()a.p向下滑动b.p静止不动c.p所受的合外力增大d.p与斜面间的静摩擦力增大解析:设p的质量为m,q的质量为m,斜面的倾角为,因为p在斜面上静止,则有0mgcos mgsin ,当加上物体q后,仍有0(m+m)gcos (m+m)gsin ,所以p和q可看成一个整体,将处于静止状态,选项a错误,b正确;由于p处于静止状态,合外力为零,选项c错误;原来没有放q时,p与斜面间静摩擦力为mgsin ,放上q后,p、q仍将静止,故大小变为(m+m)gsin ,选项d正确.答案:bd点评： 本题考查的是系统平衡问题,难度不大,关键在于判断平衡的条件.3.(2013年重庆理综,1,6分)如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为g,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()a.g b.gsin c.gcos d.gtan 解析:以人为研究对象,人躺在椅子上受到重力和椅子两个面的支持力,三力平衡,则椅子对他的作用力的合力与重力等大、反向,故选项a正确,b、c、d错误.答案:a4.(2013年新课标全国卷,15,6分)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力f的作用,f平行于斜面向上.若要物块在斜面上保持静止,f的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为f1和f2(f20).由此可求出()a.物块的质量b.斜面的倾角c.物块与斜面间的最大静摩擦力d.物块对斜面的正压力解析:物块在斜面上处于静止状态,对物块进行受力分析,当f=f1时物块即将向上滑动,由平衡条件可得f1-ffmax-mgsin =0.当f=f2时物块即将向下滑动,由平衡条件可得f2+ffmax-mgsin =0,由以上两式可得ffmax=,但无法求出物块质量、斜面倾角和物块对斜面的正压力,故选项c正确.答案:c点评： 在处理涉及静摩擦力的平衡问题时要特别注意静摩擦力的变化特点.5.(2013年北京理综,16,6分)倾角为、质量为m的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上.下列结论正确的是()a.木块受到的摩擦力大小是mgcos b.木块对斜面体的压力大小是mgsin c.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsin cos d.桌面对斜面体的支持力大小是(m+m)g解析:以木块为研究对象,如图(甲)所示,根据力的平衡条件,有f=mgsin ,fn=mgcos ,故选项a、b均错误;以木块与斜面体所组成的整体为研究对象,如图(乙)所示,有f桌=0,fn桌=(m+m)g,故选项c错误,选项d正确.答案:d点评： 本题考查考生灵活运用整体法、隔离法解决共点力的平衡问题,试题难度较小.6.(2013年天津理综,5,6分)如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于o点.现用水平力f缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是()a.fn保持不变,ft不断增大b.fn不断增大,ft不断减小c.fn保持不变,ft先增大后减小d.fn不断增大,ft先减小后增大解析:由于缓慢推动斜面体,小球处于平衡状态,小球受重力mg、斜面的支持力fn、绳的拉力ft,fn和ft的合力与mg等大反向,如图所示.随着绳的拉力ft按顺时针转动,其大小先减小后增大,而支持力fn一直增大,选项d正确.答案:d点评：这类平衡问题是一个物体受到三个力(或可等效为三个力)而平衡,其中一个力的大小和方向是确定的(如重力),另一个力方向始终不改变,而第三个力的大小和方向都可改变.当第三个力的方向跟第二个力垂直时,有最小值.这一规律搞清后,运用作图法或计算法都比较方便了.7.(2012年上海卷,6,2分)已知两个共点力的合力为50 n,分力f1的方向与合力f的方向成30角,分力f2的大小为30 n.则()a.f1的大小是唯一的 b.f2的方向是唯一的c.f2有两个可能的方向d.f2可取任意方向解析:如图所示以f为圆心,以30 n为半径画一个圆弧,与f1有两个交点,这样f2就有两个可能的方向,选项c正确.答案:c8.(2011年广东理综,16,4分)如图所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点p在f1、f2和f3三力作用下保持静止.下列判断正确的是()a.f1f2f3b.f3f1f2c.f2f3f1d.f3f2f1解析:作出三力示意图,由力合成的平行四边形定则可知f1、f2的合力大小等于f3,显然f3f1f2,选项b正确.答案:b9.(2011年江苏卷,1,3分)如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为,重力加速度为g,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为()a. b.c.mgtan d.mgcot 解析:隔离楔形石块,该石块受力如图所示,设石块侧面所受弹力的大小为f,在竖直方向,由平衡条件得2fsin =mg,解得f=,选项a正确.答案:a10.(2011年安徽理综,14,6分)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上.现对物块施加一个竖直向下的恒力f,如图所示.则物块()a.仍处于静止状态b.沿斜面加速下滑c.受到的摩擦力不变d.受到的合外力增大解析:由于质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上,说明斜面对物块的作用力与物块的重力平衡,斜面与物块间的动摩擦因数=tan .对物块施加一个竖直向下的恒力f,合力仍然为零,故物块仍处于静止状态,选项a正确,b、d错误.摩擦力由mgsin 增大到(f+mg)sin ,选项c错误.答案:a11.(2011年山东理综,19,4分)如图所示,将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁.开始时a、b均静止,弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a所受摩擦力ffa0,b所受摩擦力ffb=0.现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间()a.ffa大小不变b.ffa方向改变c.ffb仍然为零d.ffb方向向右解析:右侧绳剪断瞬间,木块b受到弹簧向左的拉力和向右的摩擦力(因b在弹簧拉力作用下有向左运动的趋势),故选项c错误,选项d正确.木块a受左侧绳的拉力和弹簧弹力不变(弹簧未来得及形变),故ffa不变.选项a正确,选项b错误.答案:ad12.(2010年山东理综,17,4分)如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力f的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上,m2在空中),力f与水平方向成角.则m1所受支持力n和摩擦力f正确的是()a.n=m1g+m2g-fsin b.n=m1g+m2g-fcos c.f=fcos d.f=fsin 解析:选m1、m2整体为研究对象,受力如图所示.由平衡条件得:fsin +n=(m1+m2)gf=fcos 由得n=(m1+m2)g-fsin ,故选项a正确,b错误.由知选项c正确,d错误.答案:ac点评： 本题考查整体法和隔离法受力分析、物体平衡条件的应用等知识点,意在考查考生对新情景的分析能力和综合运用知识的能力.13.(2009年浙江理综,14,6分)如图所示,质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上.已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为,斜面的倾角为30,则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为()a.mg和mg b.mg和mgc.mg和mgd.mg和mg解析:对静止在水平放置的斜面上的等边三棱柱进行受力分析,其受力如图所示,对重力沿平行斜面方向和垂直斜面方向进行分解,由平衡条件得,斜面对三棱柱的摩擦力ff=mgsin 30=mg/2,斜面对三棱柱的支持力fn=mgcos 30=mg,故选项a正确.答案:a点评： 此题考查物体受力分析、力的分解、平衡条件等知识点,属于基础题,难度较小.考点三 探究弹力和弹簧伸长的关系1.(2012年广东理综,34(2),10分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在方向(填“水平”或“竖直”).弹簧自然悬挂,待弹簧时,长度记为l0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为l1至l6,数据如下表:代表符号l0lxl1l2l3l4l5l6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范,代表符号为.由表可知所用刻度尺的最小分度为.如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与的差值(填“l0”或“lx”).由图可知弹簧的劲度系数为n/m;通过图和表可知砝码盘的质量为g.(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)解析:本实验是利用重力与弹力平衡获取若干数据,再利用图像处理数据得到劲度系数的.测量时,弹簧及刻度尺都要保持在竖直状态;读数时,要等弹簧静止时才能读取;由记录的值可知,刻度尺的最小分度为0.1 cm,但最小分度后还要估读一位,故记录l3是不符合规范的;弹簧的长度与弹簧挂上砝码盘时弹簧长度lx的差值才是由于添加砝码而伸长的长度;砝码盘的质量为m0,当挂上砝码盘时有:m0g=k(lx-l0),当砝码盘中的砝码质量为m时,弹簧的长度为ln,此时有m0g+mg=k(ln-l0),两式联立得:mg=k(ln-lx),即k=,由图像知图线的斜率为k=kg/m=0.50 kg/m,故劲度系数k=kg=4.9 n/m,而m0=kg=10 g.答案:竖直静止l31 mmlx4.9102.(2011年安徽理综,21,6分)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在图上标出.(g=9.8 m/s2)(1)作出ml的关系图线;(2)弹簧的劲度系数为n/m.解析:(1)由坐标系中的点可看出这些点大致在一条直线上,因此过这些点作一条直线使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应尽量均匀分布在直线两侧,对于个别由于实验错误而形成的点,作图时应予以剔除.其ml的图像如图所示.(2)利用图像上的两点,求得图线斜率,即弹簧的劲度系数为0.259 n/m(0.2480.262均可).答案:见解析考点四 验证力的平行四边形定则1.(2012年浙江理综,22,10分)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤.(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:弹力f(n)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(10-2m)0.741.802.803.724.605.586.42用作图法求得该弹簧的劲度系数k=n/m;(2)某次实验中,弹簧秤的指针位置如图所示,其读数为n;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 n,请画出这两个共点力的合力f合;(3)由图得到f合=n.解析:(1)如图所示,在图像上取相距较远的两点p(0.50,0.31)、q(6.00,3.25),弹簧的劲度系数k=n/cm0.53 n/cm=53 n/m;(2)弹簧秤的读数为2.10 n,利用作图法作出合力的图示,如图所示.(3)由(2)中图示可得f合=3.3 n.答案:(1)图见解析53(5155)(2)2.10(2.082.12)图见解析(3)3.3(3.13.5)2.(2011年江苏卷,10,8分)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计a挂于固定点p,下端用细线挂一重物m.弹簧测力计b的一端用细线系于o点,手持另一端向左拉,使结点o静止在某位置.分别读出弹簧测力计a和b的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向.(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为n,图中a的示数为n.(2)下列不必要的实验要求是.(请填写选项前对应的字母)a.应测量重物m所受的重力b.弹簧测力计应在使用前校零c.拉线方向应与木板平面平行d.改变拉力,进行多次实验,每次都要使o点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法.解析:(1)由题图知,弹簧测力