1、第3讲重力、弹力、摩擦力A组基础题组1.足球运动是深受青少年喜爱的项目之一,如图所示为四种与足球有关的情景。下列说法正确的是()A.甲图中,静止在草地上的足球对草地的压力就是它的重力B.乙图中,静止在地上的两个足球由于接触而一定受到相互作用的弹力C.丙图中,落在球网中的足球会受到弹力是由于球发生了形变D.丁图中,被踢出的瞬间,足球受到重力、脚对球的弹力答案D静止在草地上的足球受到的弹力,与重力相平衡,但不是它的重力,故A错误;静止在地面上的两个足球由于接触,但由于没有弹性形变,所以没有受到相互作用的弹力,则B错误;进球时,足球撞到网上,球网被撑开,由于网的形变,而使球受到了弹力,故C错误。球被
2、踢出的瞬间,运动员对球有弹力作用,球本身有重力,则D正确。故选D。2.(多选)下列关于重力、弹力和摩擦力的说法,正确的是()A.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间B.劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大C.动摩擦因数与物体之间的压力成反比,与滑动摩擦力成正比D.物体的重心不一定在物体上答案AD静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力之间,故选项A正确;弹簧产生的弹力大小,不只与劲度系数有关,还与形变量有关,故选项B错误;动摩擦因数与物体之间的材料和粗糙程度有关,故选项C错误;重心的位置与物体的形状以及质量分布情况有关,重心可以在物体外面,也可以在物体上,故选项D正确。3.一个光滑球一半由铅(用阴影表示
3、)一半由铝组成,放在支架P、Q上处于静止状态,如图(a)所示,P支架对它的支持力为N,若将球翻转,如图(b)所示,P支架对它的支持力为N。比较N与N,应有()A.NN,方向不相同 B.N=N,方向相同C.NN,方向相同 D.N=N,方向不相同答案B两种情况中,PQ两点对球的弹力方向均通过球心斜向上,则弹力的方向是相同的,重力的方向竖直向下,根据三力平衡知识可知两种情况下弹力的大小也是相同的,即两种情况下P支架对球的支持力大小和方向均不变,故选B。4.如图所示,物体m静止在粗糙斜面上,现用从零开始逐渐增大的水平推力F作用在物体上,且使物体保持静止状态,则()A.斜面所受物体的静摩擦力方向一直沿斜
4、面向下B.斜面对物体的静摩擦力一直增大C.物体所受的合外力不可能为零D.斜面对物体的静摩擦力先减小后增大答案D因物体始终保持静止状态,则物体所受的合外力始终为零不变,选项C错误;开始时,物体受的静摩擦力方向向上,当施加力F后,由平衡知识可知F cos +f=G sin ;F增大时,f先减小到零,然后反向增加,故D正确,A、B错误,故选D。5.将一张A4纸(质量可忽略不计)夹在物理习题册内,A4纸上方书页总质量为0.3 kg,A4纸下方书页总质量为0.5 kg,A4纸与书页之间、书与桌面之间的动摩擦因数均为0.4,要把A4纸从书中拉出,拉力至少应为(取g=10 m/s2)()A.4 NB.5.6
5、 NC.2.4 ND.3.2 N答案CA4纸与书上下两个接触面都有滑动摩擦力,则有f=2FN=20.43 N=2.4 N,当拉力等于摩擦力时,拉力最小,所以有F=2.4 N,C正确。6.如图所示,轻杆与竖直墙壁成53角,斜插入墙中并固定,另一端固定一个质量为m的小球,水平轻质弹簧处于压缩状态,弹力大小为34mg(g表示重力加速度),则轻杆对小球的弹力大小为()A.53mgB.35mgC.45mgD.54mg答案D以小球为研究对象,分析受力情况,如图所示,根据共点力平衡条件得:轻杆对小球的弹力大小为F=mg2+F弹2=mg2+34mg2=54mg,故选D。7.如图所示,斜面固定在地面上,倾角为3
6、7(sin 37=0.6,cos 37=0.8)。质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长,该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8),则该滑块所受摩擦力F随时间变化的图像是下图中的(取初速度v0的方向为正方向,g=10 m/s2)()答案B滑块上滑过程中受到滑动摩擦力作用,由F=FN和FN=mg cos 联立得F=6.4 N,方向沿斜面向下。当滑块的速度减为零后,由于重力的分力mg sin mg cos ,滑块不动,滑块受的摩擦力为静摩擦力,由平衡条件得F=mg sin ,代入数据可得F=6 N,方向沿斜面向上,故选项B正确。8.一横截面为直角三角形的木块按如图所示方式
7、放置,质量均为m的A、B两物体用轻质弹簧相连放在倾角为30的直角边上,物体C放在倾角为60的直角边上,B与C之间用跨过定滑轮的轻质细线连接,A、C的质量比为34,整个装置处于静止状态。已知物体A、B与斜面间的动摩擦因数相同(1)且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧弹力大小为mg,C与斜面间无摩擦,则()A.物体A、B均受到摩擦力作用且受到的摩擦力等大反向B.物体A所受摩擦力大小为12mg,物体B不受摩擦力作用C.弹簧处于拉伸状态,A、B两物体所受摩擦力大小均为12mg,方向均沿斜面向下D.剪断弹簧瞬间,物体A一定加速下滑答案C对A分析:重力下滑分力为12mg,静摩擦力Ff0mg cos 30F弹
8、+mBg sin 30。所以B所受摩擦力沿斜面向下,如图乙所示,FfB=F-F弹-mBg sin 30=12mg,故A、B错误,C正确;剪断弹簧,A受摩擦力向上,且满足Ff0m12mg,故A仍处于静止状态,D错误。B组提升题组1.方尖碑(obelisk)是古埃及的另一件杰作,是古埃及崇拜太阳的纪念碑,也是除金字塔以外,古埃及文明最富有特色的象征,关于方尖碑对广场的压力F,下列说法正确的是()A.F就是方尖碑所受的重力B.F是由于广场发生微小形变而产生的C.F的作用点在方尖碑上D.F的作用点在广场上答案D重力是由于地球的吸引而产生的力,方向竖直向下;压力是垂直作用在物体表面上的力,方向总是垂直于
9、物体的接触面,因此重力和压力是完全不同的两个力,大小不一定相等,只有物体放在水平面上,物体对桌面的压力等于重力,故A错误;方尖碑对广场的压力F方尖碑是施力物体,因此说法“F是由于广场发生微小形变而产生的”是错误的,故B错误;方尖碑对广场的压力F,作用点作用在受力物体上,作用在广场上,故C错误,D正确。2.如图所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上,现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B,它们均静止不动,则()A.F1、F2一定等大反向B.木块A、斜劈B间一定存在摩擦力C.斜劈B与地面间一定存在摩擦力D.地面对斜劈B的支持力的大小一定等于(M+m)g答案D木块
10、A、斜劈B均静止不动,则木块A、斜劈B整体受力平衡,在水平方向上,若F1、F2等大反向,则斜劈B与地面间无摩擦力作用,若F1、F2大小不相等,则斜劈B与地面间一定存在摩擦力,故选项A、C错误;在竖直方向上,地面对斜劈B的支持力与木块A、斜劈B组成的系统的重力平衡,选项D正确;木块A、斜劈B间有无摩擦力以及摩擦力的方向取决于木块A的重力沿斜面方向的分力和F1沿斜面方向的分力的大小关系,木块A、斜劈B间可能不存在摩擦力,选项B错误。3.如图所示,一质量为m的木块靠在竖直粗糙的墙壁上,且受到水平力F的作用,下列说法错误的是()A.若木块静止,则木块受到的静摩擦力大小等于mg,方向竖直向上B.若木块静
11、止,当F增大时,木块受到的静摩擦力随之增大C.若木块沿墙壁向下运动,则墙壁对木块的摩擦力大小为FD.若开始时木块静止,当撤去F,木块沿墙壁下滑时,木块不受滑动摩擦力作用答案B若木块静止,则木块受到的静摩擦力与重力平衡,大小为mg,方向竖直向上,故选项A正确,B错误;木块沿墙向下运动,墙对木块的摩擦力为FN=F,故选项C正确;当撤去F时,墙与木块间无弹力,则木块也不受摩擦力作用,故选项D正确。4.(多选)将力传感器A固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上。如图甲所示,传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车
12、,另一端系砂桶,整个装置开始处于静止状态。在滑块与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂,力传感器采集的F-t图像如图乙所示。则()A.2.5 s前小车做变加速运动B.2.5 s后小车做变加速运动(假设细砂仍在加注中)C.2.5 s前小车所受摩擦力不变D.2.5 s后小车所受摩擦力不变答案BD由题图乙可知,在F的变化阶段,砂桶(含细砂)质量在由小变大,滑块与小车之间没有相对滑动,属于静摩擦力,所以2.5 s前,小车、滑块均静止,A项错误;2.5 s后小车受恒定摩擦力,但是外力增加,因此做变加速直线运动,B项正确;根据上述分析,2.5 s前滑块受静摩擦力,且静摩擦力在变化,2.5 s后受滑动摩擦力,且大
13、小不变,故C项错误,D项正确。5.如图所示,贴着竖直侧面的物体A的质量mA=0.2 kg,放在水平面上的物体B的质量mB=1.0 kg,绳和滑轮间的摩擦和绳重均不计,且绳的OB部分水平,OA部分竖直,A和B恰好一起匀速运动。取g=10 m/s2,求:(1)物体B与水平面间的动摩擦因数。(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需多大的拉力。(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B受到的摩擦力为多大。答案(1)0.2(2)4 N(3)2 N解析(1)因A和B恰好一起匀速运动,所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力Ff的大小相等,且等于A的重力mAg。B对
14、桌面的压力FN等于B的重力mBg。所以有Ff=FN,FN=mBg,T=Ff=mAg解得=0.2(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,此时水平绳的拉力与滑动摩擦力的大小均不变,根据物体B水平方向受力平衡有F=T+Ff=4 N(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B对水平面的压力变大,受到的最大静摩擦力将变大,但此时物体B仍静止不动,其与水平面间的摩擦力为静摩擦力,根据物体B和物体A的平衡可知,物体B受到的摩擦力大小为Ff=T=mAg=2 N6.如图所示,原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上。两弹簧之间有一质量为m
15、1的物体A,最下端挂着质量为m2的另一物体B,整个装置处于静止状态。(1)这时两个弹簧的总长度为多大?(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体B竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体B的压力大小。答案(1)L1+L2+(m1+m2)gk1+m2gk2(2)k2m1gk1+k2+m2g解析(1)劲度系数为k1的轻质弹簧受到向下的拉力为(m1+m2)g,设它的伸长量为x1,根据胡克定律有(m1+m2)g=k1x1解得x1=(m1+m2)gk1劲度系数为k2的轻质弹簧受到向下的拉力为m2g,设它的伸长量为x2,根据胡克定律有m2g=k2x2解得x2=m2gk2这时两个弹簧的总长度为L=L1+L2+x1+x2=L1+L2+(m1+m2)gk1+m2gk2(2)根据题意,下面的弹簧应被压缩x,上面的弹簧被拉伸x,以A为研究对象,根据平衡条件有(k1+k2)x=m1g解得x=m1gk1+k2以B为研究对象,设平板对B的支持力为FN,根据平衡条件有FN=k2x+m2g=k2m1gk1+k2+m2g根据牛顿第三定律,这时平板受到下面物体B的压力大小FN=FN=k2m1gk1+k2+m2g
