一、初中物理力与运动的关系问题
1.如图所示,重力分别为G甲和G乙的甲乙两个物体叠放在一起,放在水平桌面上。甲物体对乙物体的压力为N1,乙物体对水平桌面的压力为N2,水平桌面对乙物体的支持力为N3,则下列选项正确的是
A.G甲与N1是一对平衡力 B.G乙与N2大小相等 C.N2与N3是一对相互作用力 D.N3大小等于N1与N2大小之和 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.甲物体受到重力G甲和它对乙物体的压力为N1,这两个力分别作用在甲和乙上,大小相等、方向相同、作用在同一直线上,不是平衡力,故该选项错误; B.乙物体对水平桌面的压力为N2等于甲、乙两物体的重力之和,即
N2=G甲+G乙
故该选项错误;
C.乙物体对水平桌面的压力为N2,水平桌面对乙物体的支持力为N3,这两个力分别作用在乙和水平桌面上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对相互作用力,故该选项正确;
D.N3与N2是相互作用力,大小相等,即
N3=N2=G甲+G乙
甲物体对乙物体的压力为N1等于甲的重力即N1=G甲,故N3大小不等于N1与N2大小之和,故该选项错误。 故选C。
2.小明和小忠想把一条弹性绳拉开,使弹性绳两端的拉环能分别套在相隔一段距离的两根柱子上,用来晒衣服.现有两种办法:一种是按图甲的方法做;另一种是按图乙的方法做.关于这两种做法下列说法正确的是:
A.图甲中每个人所用的力比图乙中每个人所用力要小 B.图乙中每个人所用的力比图甲中每个人所用力要小 C.图甲中每个人所用的力与图乙中每个人所用力相同
D.条件不足,无法比较图甲中每个人所用的力与图乙中每个人所用力的大小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
弹性绳在两种情况下承受的拉力相同,两个人沿相反方向拉弹性绳和将弹性绳一端固定,两个人同时用力拉弹性绳,效果一样,因为两个人拉时,某一个人拉相当于固定在柱子上,根据力的作用是相互的,人拉弹性绳的力和弹性绳拉人的力相当,所以两种情况下,拉力相等,所以乙图中每个人的拉力是甲图中每个人拉力的1/2,所以B选项正确.
3.如图是小明在玩过山车时的情景,下列对此过程中小明的状况叙述正确的是( )
A.质量不断改变 B.运动方向不变
C.受到重力的方向始终竖直向下 D.在运动中始终处于二力平衡状态 【答案】C 【解析】 【分析】
(1)质量不随物体的形状、状态和位置的改变而改变;
(2)由图示分析运动方向变化情况; (3)重力的方向总是竖直向下的;
(4)只有当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,物体受到平衡力作用。
【详解】
A.因为质量不随物体的形状、状态或位置的改变而改变,故A错误; B.因为小明在做圆周运动,所以小明的方向时刻都在改变,故B错误;
C.因为重力的方向始终向下,所以运动的过程中,重力的方向始终是不变的,故C正确;
D.因为小明的运动状态不是静止状态或匀速直线运动状态,所以小明受到的力不是平衡力,故D错误。 故选C。
4.如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO=OB),释放小球,研究小球在水平方向上的受力和运动情况,则( )
A.小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 B.小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小 C.小球运动到B点时将停止运动并保持静止 D.小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变 【答案】A 【解析】 【分析】
(1)小球从A运动到O的过程中,弹簧恢复原状,将弹性势能转化为动能,此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大;
(2)小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉开,球的动能转化为弹簧的弹性势能,此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小;
(3)小球运动到B点时,由于动能转化为弹性势能,直到速度为零,因此会停止运动但不会保持静止;
(4)小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左,是变化的。 【详解】
A.小球从A运动到O的过程中,弹簧恢复原状,将弹性势能转化为动能,此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大,故A正确;
B.小球从O运动到B的过程中,弹簧被拉开,球的动能转化为弹簧的弹性势能,此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小,故B错误;
C.小球运动到B点时,由于动能转化为弹性势能,直到速度为零,因此会停止运动,但是由于弹簧恢复原状所以不会保持静止,故C错误;
D.小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左,是变化的,故D错误。 故选A。
5.如图所示,体操运动员静止在平衡木上时,与运动员所受的重力是一对平衡力的是
A.平衡木对运动员的支持力 C.平衡木受到的重力 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
体操运动员静止在平衡木上,所以运动员受到的是平衡力
A.平衡木对运动员的支持力和运动员所受的重力符合二力平衡的条件,是一对平衡力,故符合题意;
B.运动员对平衡木的压力作用在平衡木上,与运动员重力不作用在同一物体上,且方向相同,不是一对平衡力,故不符合题意;
C.平衡木受到的重力作用在平衡木上,与运动员重力不作用在同一物体上,且方向相同,不是一对平衡力,故不符合题意;
D.运动员对地球的吸引力作用在地球上,与与运动员重力不作用在同一物体上,不是一对平衡力,故不符合题意。 故应选A。
B.运动员对平衡木的压力 D.运动员对地球的吸引力
6.如图所示,骑自行车出行郊游,是一种时尚、环保的生活方式。以下说法正确的是( )
A.自行车轮胎上的花纹是为了减小摩擦
B.当骑行者在平直路面上匀速前进时,路面受到的压力与自行车受到的支持力是对相互作用力
C.如果自行车在行驶中所受到的力全都消失,那么车会慢慢停下来
D.当骑行者在平直路面上,停下来时,车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.自行车轮胎上的花纹是在压力大小一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦
力,A错误;
B.当骑行者在平直路面上匀速前进时,路面受到的压力与自行车受到的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上,所以是一对相互作用力;B正确; C.如果自行车在行驶中所受到的力全部消失,由牛顿第一定律可知,自行车会保持原来的运动状态,即做匀速直线运动,C错误;
D.当骑行者在平直路面上,停下来时,车受到的重力与地面对车的支持力大小不等,地面对车的支持力大小等于车和骑行者的重力之和,车受到的重力与地面对车的支持力不是一对平衡力,D错误。 故选B。
7.如图所示,置于水平桌面上的物体A重50N,物体B重30N,动滑轮重10N,物体B在匀速下降了40cm的过程中,拉动物体A在水平桌面上匀速移动了一段距离,忽略绳重及滑轮轴上的摩擦,则下列说法正确的是( )
A.物体A移动了20cm B.绳子拉力对物体A做的功是8J C.物体A与桌面的滑动摩擦力为30N
D.若对物体A施加一个水平向左的力F,使物体B可以匀速上升,则力F的大小为40N 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A.由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,则拉力移动的距离为物体上升高度的2倍,物体B下降了40cm,则A移动的距离为
S2h240cm80cm=0.8m
故A错误;
B.物体B重30N,动滑轮重10N,忽略绳重及滑轮轴上的摩擦,则拉动A的力的大小为
11F'(GBG动)(30N10N)20N
22绳子拉力对物体A做的功为
WF'S20N0.8m16J
故B错误;
C.物体A在水平方向上做匀速直线运动,在水平方向上受到向左的摩擦力和向右的拉力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力为
fF'20N
故C错误;
D.用一水平向左的力F拉动物体A,则A在水平方向上受到三个力的作用:向左的拉力F、向右的物体B的拉力和向右的摩擦力,物体B匀速上升,物体A也匀速移动,这时物体A受到平衡力,则拉力为
FfF'20N20N=40N
故D正确。 故选D。
8.甲、乙两个物体材料相同,甲的体积大于乙的体积,分两次在水平地面上用力推动它们,使它们一起做匀速直线运动,第一次如图1所示,第二次如图2所示,下列说法正确的是( )
①图1中甲所受摩擦力大于图2中甲所受摩擦力 ②F1大于F2 ③F1小于F2
④图1中乙所受地面摩擦力大于图2中乙所受摩擦力 A.只有②④是正确的 C.只有①②④是正确的 【答案】B 【解析】 【详解】
②③由题意可知,两个物体与地面的接触面粗糙程度相同,同时,两物体以不同方式放置时,其对地面的总压力不变,所以把它们看作一个整体,整体所受摩擦力不变,由于“整体”都做匀速直线运动,所以摩擦力与推力是一对平衡力,则两次的推力F1等于F2,②③错误;①由题知,两次它们都做匀速直线运动,则图①中甲所受的摩擦力等于推力F1,而图②中推力F2等于甲、乙所受的摩擦力之和,所以图①中甲所受摩擦力较大,①正确;④图1中,把甲、乙看作一个整体,其受到向右的推力F1和地面向左的摩擦力,乙所受地面摩擦力等于F1,图2中,推力F2等于甲、乙所受的摩擦力之和,所以图1中乙所受地面摩擦力大于图2中乙所受摩擦力,④正确,故选B。
B.只有①④是正确的 D.只有①③是正确的
9.一个物体放在水平桌面上,下列一对力中是平衡力的是( ) A.物体受到的重力和物体对水平桌面的压力 B.物体受到的重力和水平桌面对物体的支持力 C.物体受到的支持力和物体对水平桌面的压力 D.桌子受到的重力和物体对水平桌面的压力
【答案】B 【解析】 【分析】
物体处于静止或匀速直线运动状态时,受到的力是平衡力;二力平衡条件是:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上,根据二力平衡力的条件进行判断。 【详解】
A.物体受到的重力和物体对水平桌面的压力,二者的方向是相同的,故A不符合题意; B.物体受到的重力和水平桌面对物体的支持力,都是作用在同一物体上,并且大小相等、方向相反、作用在同一直线上,故B符合题意;
C.物体受到的支持力和物体对水平桌面的压力,尽管大小相等、方向相反、作用在同一直线上,但是它们是作用在两个不同的物体上的,故C不符合题意;
D.桌子受到的重力和物体对水平桌面的压力,二者方向相同,而且作用在不同的物体上,故D不符合题意。 故选B。
10.如图所示,甲、乙两位同学做如图所示的“拔河”游戏,两人分别用伸平的手掌托起长凳的一端,保持凳子水平,然后各自向两侧“拉”,若凳子下表面各处的粗糙程度相同,且在乙端的凳面上放四块砖,则下列判断正确的是 ( )
A.凳子向甲方移动 C.凳子原处不动 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,而滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,图示凳子下表面的粗糙程度相同,而乙端的压力大,所以乙端的摩擦力大,由于甲所受最大静摩擦力小,因此甲将容易相对长凳滑动,即甲容易被拉离,因此凳子将向右移动,即凳子向乙移动,故选B。
B.凳子向乙方移动
D.凳子向体重大的同学一方移动
11.如图卫星沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,它在大气层外运行,假若卫星运动到远地点位置时所有外力消失,那么卫星将会( )
A.在远地点静止 C.落回地球 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.沿远地点切线方向做匀速直线运动 D.仍然会沿着原来的椭圆轨道匀速运行
卫星运动到远地点时,其速度不为零,方向是沿远地点切线的,所以当此时所有外力消失,卫星会保持原来的运动状态不变,即沿远地点切线方向做匀速直线运动,故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。
12.如图所示,一轻弹簧上端固定在天花板上,下端连接一小球。开始时小球静止在 O 点,将小球向下拉到 B 点,释放小球,已知 AO=OB,研究小球在竖直方向上的受力和运动情况,则( )
A.小球运动到O点时将停止运动并保持静止 B.小球运动到A点时将停止运动并保持静止
C.小球从B运动到O的过程中弹力大于重力、速度不断增大 D.小球从O运动到A的过程中弹力大于重力、速度不断减小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.O点是小球在自然状态下静止时的位置,此时弹力与重力是平衡力,则小球从B点运动到O点时,速度不为0,小球由于惯性仍然向上运动,故A不符合题意;
B.O点是小球在自然状态下静止时的位置,此时弹力与重力是平衡力,小球到达A点时,处于静止状态,此时所受合力向下,所以不会保持静止状态,故B不符合题意; C.开始时小球静止在O点(弹簧原长的位置在O点的上方),说明此时小球受到向上的弹力和向下的重力大小相等;小球从B运动到O的过程中(不含O点)弹簧的形变量大于在O点的形变量,所以此过程中弹力大于重力,合力方向向上,则小球向上做加速运动,
其速度不断增大,故C符合题意;
D.在从O点运动到A点过程分为两个阶段,从O点恢复到原长过程,弹力逐渐减小方向仍向上,但合力向下,此时弹力小于重力,故减速,从原长到速度为0时,弹力逐渐增大,方向向下,故合力向下,继续减速,故D不符合题意。 故选C。
13.关于弹力,下列说法中错误的是( ) A.桌面受到水杯的压力,压力是弹力
B.放在桌面上的水杯受到的支持力是由于水杯发生弹性形变产生的 C.物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力
D.放在桌面上的水杯受到桌面对它的支持力与水杯受到的重力是一对平衡力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AC.物体由于发生弹性形变产生的力叫做弹力,平时所说的推力、拉力、压力、支持力等,都属于弹力;所以水杯对桌面的压力属于弹力,故A、C正确,都不符合题意; B.放在水平桌面上的水杯,受到的支持力是由于桌面发生微小形变而产生的,故B错误,符合题意;
D.水杯受到的重力和桌面对水杯的支持力符合二力平衡的四个条件,是一对平衡力,故D正确,不符合题意。 故选B。
14.如图所示,小明拉着小车匀速行走在水平路面上,下列说法正确的是( )
A.小明拉着小车匀速行走时,小明对小车没有做功 B.小车的重力与地面给小车的支持力不是一对平衡力 C.小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力是一对平衡力 D.地面给小明的摩擦力方向是向后的 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.小车在小明的拉力作用下,运动了一段距离,因此小明对小车做功了,故A错误;
B.读图可知,小车受到小明的斜向上的拉力,小车的重力与地面给小车的支持力大小不相等,所以两者不是一对平衡力,故B正确;
C.读图可知,小明对小车的拉力与地面对小车的摩擦力没有作用在同一直线上,不属于平衡力,故C错误;
D.小明的脚对地面有一个向后的摩擦力,同时地面对脚一个向前的摩擦力,故D错误。 故选B。
15.如图1所示,水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块(体积忽略不计)在F= 2N的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动,在刚进入区域③时撤去拉力,物块最终停在区域③的最右端。图2为物块运动的vt图像,下列说法正确的是( )
A.区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大 B.物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2 N C.拉力在区域①中做的功比区域②的小 D.区域③的长度大于区城②的长度 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AB.由图知,物块运动时,在水平方向上受到向右的拉力和向左的摩擦力的作用;物体在0~2s内做加速运动,此时的拉力要大于摩擦力;在2s~3s内做匀速运动,则拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相同,此时摩擦力等于20N;滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力大小不变,由于拉力大小一直不变,所以区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度小,而且物块在区域①路面上所受的摩擦力小于2 N ,故AB错误;
C.由图可知,物体在0~2s内图象与2s~3s内图象与坐标轴围成的面积相同,则这两段时间内通过的路程是相同的;由于拉力相同,距离也相同,则根据WFs可知,拉力在区域①中做的功和区域②中所做的功是相同的,故C错误;
D.由图可知,物体在2s~3s内图象与坐标轴围成的面积要小于物体在3s~6s内图象与坐标轴围成的面积,即区域③的长度大于区域②的长度,故D正确。 故选D。
16.如图吊灯静止挂在天花板下,下列哪一对力是平衡力 ( )
A.线对灯的拉力和灯对线的拉力 C.灯对线的拉力和灯受到的重力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.线对灯的拉力和灯受到的重力 D.线对天花板拉力和灯对线拉力
A.线对灯的拉力和灯对线的拉力作用在不同的物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故A不符合题意;
B.线对灯的拉力和灯受到的重力,大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上,是一对平衡力,故B符合题意;
C.灯对线的拉力和灯受到的重力作用在不同的物体上,且方向不相反,不是一对平衡力,故C不符合题意;
D.线对天花板拉力和灯对线拉力,作用在不同的物体上,且方向不相反,,不是一对平衡力,故D不符合题意。 故选B。
17.如图所示,一木板B放在水平地面上,木块A放在B的上面,A的右端通过轻质弹簧固定在竖直墙壁上,用力F向左拉B,使B以速度v向左匀速运动,这时弹簧的拉力为FT,则下面说法中正确的是()
A.木板B所受地面的滑动摩擦力的大小等于FT B.地面受到的滑动摩擦力的大小等于FT
C.若木板以2v的速度运动,木块受到的摩擦力大小为FT D.若用2F的力作用在木板B上,木块受到的摩擦力大小为2FT 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
对A、B受力分析:A受水平向右的弹力和水平向左的滑动摩擦力;又因为物体间力的作用是相互的,则物体B受到A对它水平向右的滑动摩擦力;由于B作匀速直线运动,则B受到水平向左的拉力和水平向右的两个摩擦力平衡(A对B的摩擦力和地面对B的摩擦力);如图所示:
A.A受力平衡,故
fA=FT
即A受B的摩擦力大小为FT,根据牛顿第三定律,B受A的摩擦力等于FT,故A错误; B.由于B向左作匀速直线运动,则
FfBf
则
fFfBFFT
根据牛顿第三定律,地面受到的摩擦力大小等于
FFT
故B错误;
C.滑动摩擦力大小与相对速度无关,故木板B以2v的速度匀速运动时,木块受到的摩擦力大小仍为FT,故C正确;
D.若用2F的力拉木板B,B开始加速,但是A与B间压力不变,摩擦因数不变,故摩擦力大小不变,木块A受摩擦力大小仍为FT,故D错误。 故选C。
18.如图所示,木块A的质量为m1,一端与水平细绳相连,细绳的另一端挂着质量为m2(m2<m1)的钩码 B,木块A恰好在桌面上匀速运动。若在A上再加一个质量为m的砝码,同时在B下再挂上一个质量为m的钩码,木块的速度将( )(接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力与压力成正比)
A.不变 C.变慢 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
物体A受到钩码的拉力和桌面的摩擦力做匀速运动,所以钩码对物体的拉力与桌面对物体的摩擦力是一对平衡力。根据二力平衡的条件可知两者大小相等,即
F=f B.变快
D.由m1、m2、m的大小关系而决定
物体对桌面的压力等于物体A的重力,即
F压=GA=m1g
物体A受到的拉力
F=GB=m2g
由于接触面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力与压力成正比,则摩擦力
f=kF压=km1g km1g= m2g
m2k= m1在A上再加一个质量为m的砝码,此时压力的大小
F压1=GA+mg=(m1+m)g
摩擦力的大小
m2f′=k(m1+m)g=(m1+m)g
m1在B下再挂上一个质量为m的钩码,拉力的大小
F′=(m2+m)g
m1m1mgm2mgm2m2F′- f′= f′=(m2+m)g-(m1+m)g=(m2+m)g-(m1+m)g=
m1m1m1m1由于
m2<m1
所以
m1mgm2mgF′- f′=>0
m1F′>f′
木块做加速运动,木块的速度将变大。 故选B。
19.如图所示,木板B放在光滑水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上。用大小为5N的水平力F向左拉动B,使B向左做匀速直线运动,此时水平绳的拉力大小为T,下面说法正确的是( )
A.拉力T的大小为5 N
B.木块A所受摩擦力的方向为水平向右 C.木块A对木板B的摩擦力大小等于10N D.若增大拉力,木板B受到的摩擦力将变大 【答案】A
【解析】 【分析】 【详解】
ABC.由题可知,木块A静止,其受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力。又因为物体间力的作用是相互的,则物体B受到A对它水平向右的摩擦力。由于木板B做匀速直线运动,木板B放在光滑水平面上,所以B与地面之间的摩擦力为0,则B受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力二力平衡,木块A对木板B的摩擦力是向右的,且大小等于5N。木块A所受摩擦力的方向水平向左,大小为5N ,拉力T的大小为5N,故A项正确,BC项错误;
D.滑动摩擦力的大小跟压力和接触面的粗糙程度有关,在上述过程中,压力和接触面的粗糙程度都没有改变,故摩擦力不变,故D项错误。 故选B
20.如图所示,小红站在商场匀速向上运动的自动扶梯上,她受到的力有( )
A.重力、支持力和斜向上的摩擦力 C.重力、支持力和水平向左的摩擦力 【答案】D 【解析】 【详解】
B.重力、支持力和水平向右的摩擦力 D.只受重力和支持力
由于小红匀速向上运动,受力平衡,在竖直方向上受到重力和支持力的作用,在竖直方向上受力平衡,假设在斜向上的方向受到摩擦力作用,那么受力不平衡,不会匀速运动;同理,假设受到水平向右的摩擦力或者水平向左的摩擦力,都不会匀速运动,这与题意不符合,所以小红受到的力只有重力和支持力。 故选D。
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