2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用3弹力和摩擦力的应用课时测评含解析教科版必修1

PAGE1-弹力和摩擦力的应用(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示是一支旅行用的“两面针”牙膏,该牙膏的外壳是由铝薄皮做的,依据你的视察和生活阅历,下列说法正确的是 ()A.该牙膏皮被挤压后发生的形变为弹性形变B.牙膏被挤出来是因为牙膏受到手的作用力C.牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦D.挤牙膏时手对牙膏皮的作用力大于牙膏皮对手的作用力【解析】选C。该牙膏被挤压后发生形变,因没有复原原状,则为非弹性形变,故A错误;牙膏受到牙膏皮的作用力,发生形变,从而将牙膏挤出来,故B错误;牙膏盖上的条纹是为了增大摩擦,故C正确;挤牙膏时手对牙膏皮的作用力与牙膏皮对手的作用力属于作用力与反作用力,大小总相等,故D错误。2.在图中,a、b表面均光滑,天花板和地面均水平。a、b之间肯定有弹力的是 ()【解析】选B。弹力的有无通常利用假设法推断,选项A中没有弹力作用,A错;选项B中两小球相互挤压有弹力作用,B对;选项C中,拿走物体b,a的运动状态不变,选项D中拿走斜面,小球b的运动状态不变,都没有弹力作用,C、D错;故选B。3.如图,长方体木块搁在光滑方形槽中,则长方体木块除重力外还受到弹力的个数是 ()A.1个 B.2个C.3个 D.4个【解析】选C。长方体木块搁在光滑方形槽中,与槽接触的地方有三处,并且都有相互作用,故长方体木块除重力外还受到弹力的个数是3个,故选项C正确。【加固训练】如图,木箱A中放一个光滑的铁球B,它们一起静止于斜面上,假如对铁球B(不包括木箱A)进行受力分析,则铁球B受力个数为 ()A.3个B.4个C.2个D.1个【解析】选A。对B球受力分析,受重力、箱子支持力和箱子对球平行斜面对上的支持力,三力平衡,故选项A正确。4.某同学在上学途中通过扫码胜利打开一辆共享单车。当他推着自行车在平直马路上前进时,地面对前轮的摩擦力为F1,对后轮的摩擦力为F2,当他骑着自行车在平直马路上加速前进时,地面对前轮的摩擦力为F3,对后轮的摩擦力为F4,下列说法正确的是 ()A.F1的方向与车前进方向相同B.F2的方向与车前进方向相反C.F3的方向与车前进方向相同D.F4的方向与车前进方向相反【解析】选B。推自行车前进时,前轮、后轮受到的摩擦力均为阻力,地面对前轮、后轮的摩擦力F1和F2的方向都与车前进方向相反,所以选项A错误,B正确。而自行车加速前进时,后轮是主动轮,它在与地面接触处有相对地面对后滑的趋势,故摩擦力F4的方向与车前进方向相同;前轮是从动轮,它在与地面接触处有相对地面对前滑的趋势,故摩擦力F3的方向与车前进方向相反,选项C、D错误,故选B。5.物体A质量为1kg,与水平地面间的动摩擦因数为0.2,其从t=0起先以初速度v0向右滑行。与此同时,A还受到一个水平向左、大小恒为1N的作用力,能反映A所受摩擦力f随时间变更的图像是(【解析】选B。物体首先受到滑动摩擦力,大小f=μmg=2N,方向水平向左,物体向右做匀减速直线运动,当速度减为0,物体处于静止状态,所受的摩擦力为静摩擦力,大小为f′=1N,方向水平向右,因取向右为正方向,故B正确,A、C、D错误。6.如图所示,木板B放在粗糙的水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不行伸长的轻绳固定在直立墙壁上,用水平力F向左拉动B,使B以速度v做匀速运动,这时绳水平,张力为T,下列说法正确的是 ()A.T=FB.木块A受到的是静摩擦力,大小等于TC.木板B受到一个静摩擦力,一个滑动摩擦力,合力大小等于FD.若木板B以速度2v做匀速运动,则拉力仍为F【解析】选D。依据整体法,由于水平面对B有水平向右的摩擦力,因此T<F,选项A错误;A、B之间有相对运动,因此是滑动摩擦力,选项B错误;木板B受两个滑动摩擦力的作用,选项C错误;物体匀速运动时,受力是平衡的,由于滑动摩擦力始终不变,外力F也应不变,与速度无关,选项D正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)质量为1kg的物体,静止在水平地面;物体与地面的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等。对物体施加一水平拉力F(1)当拉力F=3N时,地面对物体的摩擦力是多少?(2)当拉力F=8N时,地面对物体的摩擦力是多少?【解析】(1)滑动摩擦力,即最大静摩擦力:f=μN=0.5×10N=5N;当拉力为3N时,3N<5N,物体未被拉动,此时物体受到静摩擦力大小等于拉力,所以地面对物体的摩擦力是3N;(2)当拉力为8N时,8N>5N,物体被拉动,此时物体受到滑动摩擦力,所以地面对物体的摩擦力是5N。答案:(1)3N(2)5N8.(12分)如图,一个质量为M=2kg的物体放在粗糙水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,用一条质量不计的细绳绕过定滑轮和一个质量为m0.1kg的小桶相连,已知:M受到的最大静摩擦力Fmax=4.5N,细绳水平,滑轮上的摩擦不计,g取10N/kg,求在以下状况中(1)只挂m0处于静止状态时。(2)只挂m0但在M上再放一个M′=3(3)只在桶内加入m1=0.33【解析】(1)因为m0g=1N<FmaxM处于静止状态,受静摩擦力作用,由二力平衡得F1=m0g=1N(2)在M上再放一个M′=3kgM仍静止,仍受静摩擦力F2=F1=m0g=1N(3)因为(m0+m1)g=4.3N<Fmax,故M处于静止状态,所受静摩擦力F3=(m0+m1)g=4.3N。答案:(1)1N(2)1N(3)4.3N【加固训练】如图甲,将完全相同、质量均为4kg的木块A和B叠放在水平桌面上,在16N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动。(g取10(1)此时木块B上表面受到摩擦力Ff1是多少?B的下表面所受的摩擦力Ff2又是多少?(2)桌面与木块之间的动摩擦因数是多少?(3)若将A、B紧靠着放在水平桌面上(如图乙),用水平推力F2推A使它们一起匀速运动,这时,A对B的弹力有多大?【解析】(1)A做匀速直线运动,水平方向不受力,所以B上表面Ff1=0下表面Ff2=F1=16N(2)由FN=(mA+mB)gFf2=μFN解得μ=0.2(3)FNB=mBgB受的摩擦力FfB=8N,FB=FfB=8N。答案:(1)016N(2)0.2(3)8N(15分钟·40分)9.(6分)(2024·威海高一检测)如图所示是磁悬浮地球仪,地球仪依靠它与底座之间的磁力悬浮在底座的正上方保持静止。已知地球仪的质量为m,底座的质量为M,则底座对水平地面的作用力大小为 ()A.0 B.mgC.Mg D.g【解析】选D。地球仪和底座受到重力与地面对底座向上的作用力,依据平衡条件,得地面对底座向上作用力为:F=g,由牛顿第三定律,知底座对水平地面的作用力大小为:F′=F=g,故选项D正确。10.(6分)木块A、B分别重50N和60N,它们与水平地面之间的动摩擦因数均为0.25,夹在A、B之间的轻弹簧被压缩了2cm,弹簧的劲度系数为400N/m,系统置于水平地面上静止不动,现用F=1N的水平拉力作用在木块B上,如图,力FA.木块A所受摩擦力大小是12.5NB.木块A所受摩擦力大小是11.5NC.木块B所受摩擦力大小是9ND.木块B所受摩擦力大小是7N【解析】选C。因轻弹簧被压缩了2cm,故弹簧弹力为F=kΔx=8N,A、B两木块所受的最大静摩擦力分别为FAm=12.5N,FBm=15N,B木块在水平方向F与弹簧弹力的合力为9N,小于其最大静摩擦力,故地面给B木块的摩擦力为9N,A木块在水平方向的弹簧拉力为8N,也小于其最大静摩擦力,故地面给A木块的摩擦力为8N,故选项【加固训练】(多选)如图是某小组同学为探讨动摩擦因数所设计的试验装置。其中A为一质量为M的长直木板,B为木板上放置的质量为m的木块,Q为木块右端连接的一弹簧测力计。试验时用力将A从B的下方抽出,通过Q的读数即可测出动摩擦因数。若试验条件较为志向,则 ()A.只有将木板A匀速抽出才能从Q上读取稳定读数B.将木板A加速、减速或匀速抽出均能从Q上读取稳定读数C.通过该方法可测得A与B之间的动摩擦因数D.通过该方法可测得A与地面之间的动摩擦因数【解析】选B、C。用力将A从B的下方抽出达到稳定状态时,在水平方向上B所受的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡,依据滑动摩擦力公式F=μFN可知,滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,与B的速度无关,无论木板A是做匀速直线运动还是变速直线运动,都不会变更木块受到摩擦力的大小,木块相对地面总是静止的,均能从Q上读取稳定读数,选项A错误,B正确;当B达到稳定状态时,弹簧测力计的读数F与B所受的滑动摩擦力Ff大小相等,B对木板A的压力大小等于B的重力mg,由F=μN,得μ=,从Q上读取F,则可求得μ,选项C正确,D错误。11.(6分)(多选)水平桌面上,重300N的物体与桌面间的动摩擦因数为0.1,最大静摩擦力为33N,则 ()A.当用15N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为15NB.当用32N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为32NC.当用32N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为30ND.当用60N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为30N【解析】选A、B、D。只有当拉力克服最大静摩擦力时,物体才能发生相对滑动。当物体静止时,所受拉力与静摩擦力平衡,因此当用15N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为15N,A正确;当用32N的水平拉力拉此物体时,物体受到的摩擦力为32N,B正确,C错误;当用60N的水平拉力拉此物体时,物体早已发生相对滑动,摩擦力为滑动摩擦力,f=μmg=30N,D正确。12.(22分)如图,A物体重力为20N,B物体重力为10N,力F竖直向下,A与水平面间的动摩擦因数μ=0.4,其余摩擦不计,求(1)(2)两种状况下物体A受什么摩擦力?大小如何?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)F=0时由静止释放B物体。(2)F=10N时由静止释放B物体。(3)若要使A匀速运动,所加力F的大小是多少?【解析】(1)F=0时,A所受最大静摩擦力为f静max=μmAg=8N,此时mB