2018高考模拟理综物理选编弹力解析版

2018高考模拟理综物理选编弹力解析版

乐陵一中弹力 一、单选题（本大题共5小题，共30分）‎ 1. 两个质量分别为2m和m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为L，b与转轴的距离为2L，a、b之间用长为L的强度足够大的轻绳相连，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g．若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，开始时轻绳刚好伸直但无张力，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是（　　）‎ A. a比b先达到最大静摩擦力 B. a、b所受的摩擦力始终相等 C. ω=是b开始滑动的临界角速度 D. 当ω=时，a所受摩擦力的大小为 ‎（@2019物理备课组整理）D ‎（物理备课组一组指导）解：A、木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力f=mω2r，m、ω相等，f∝r，所以当圆盘的角速度增大时b的静摩擦力先达到最大值，故A错误； B、在B的摩擦力没有达到最大前，静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律得：木块所受的静摩擦力f=mω2r，a和b的质量分别是2m和m，而a与转轴OO′的距离为L，b与转轴的距离为2L，所以开始时a和b受到的摩擦力是相等的。 当b受到的静摩擦力达到最大后，b受到的摩擦力与绳子的拉力的和提供向心力，即：kmg+F=mω2•2L…① 而a的受力：f′-F=2mω2L…② 联立得：f′=4mω2L-kmg…③ 可知二者受到的摩擦力不一定相等。故B错误； C、当b刚要滑动时，有2kmg+kmg=2mω2L+mω2•2L，解得：ω=，故C错误； D、当ω=时，a所受摩擦力的大小为：=．故D正确。 故选：D。 木块随圆盘一起转动，静摩擦力提供向心力，而所需要的向心力大小由物体的质量、半径和角速度决定．当圆盘转速增大时，提供的静摩擦力随之而增大．当需要的向心力大于最大静摩擦力时，物体开始滑动．因此是否滑动与质量无关，是由半径大小决定． 本题的关键是正确分析木块的受力，明确木块做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，把握住临界条件：静摩擦力达到最大，由牛顿第二定律分析解答． ‎ 2. 如图所示，水平地面上有一个半球体A．现在A与竖直墙之间放一完全相同的半球体B，不计一切摩擦，将A缓慢向左移动（B未与地面接触），则在此过程中A对B的弹力F1、墙对B的弹力F2（　　）‎ A. ．F1变小、F2变小 B. ．F1变小、F2变大 C. ．F1变大、F2变大 D. ．F1变大、F2变小 ‎ ‎（@2019物理备课组整理）A ‎（物理备课组一组指导）解：不计一切摩擦，将A缓慢向左移动（B未与地面接触），则A、B处处受力平衡；那么B受力如图所示：； A向左移动，那么θ变小，所以，变小，F2=Gtanθ变小，故A正确，BCD错误； 故选：A． 对B进行受力分析，根据A向左移动，B所受的力之间角度的关系变化，然后根据重力G不变，并且B受力平衡求解． 对于动态过程受力变化的求解，一般先分析在运动过程中的守恒量，然后，再由动态过程得到相关的变化量，进而通过守恒量求解其他物理量的变化趋势． ‎ 1. 如图所示，物体A和B分放在一起，A靠在竖直墙面上．在竖直向上的力F作用下，A、B均保持静止，此时物体A的受力个数为（　　） ‎ A. 一定是3个 B. 可能是4个 C. 一定是5个 D. 可能是6个 ‎（@2019物理备课组整理）A ‎（物理备课组一组指导）解： 先对AB整体受力分析，由平衡条件知， 竖直方向：F=GA+GB 水平方向，不受力，故墙面无弹力 隔离A物体，必受重力、B对A的弹力和摩擦力作用，受三个力，故A正确，BCD错误； 故选：A． 先对AB整体受力分析，看是否与墙壁间有作用力，再对A物体受力分析即可． 本题关键先对AB整体受力分析，再对A物体受力分析，注意平衡条件的应用，难度不大，属于基础题． ‎ 2. 如图所示，A、B两物块的质量分别为m和M，把它们靠在一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑．已知斜面的倾角为θ，斜面始终保持静止．则在此过程中物块B对物块A的压力为（　　）‎ A. Mgsinθ B. Mgcosθ C. 0 D. （M+m）gsinθ ‎（@2019物理备课组整理）C ‎（物理备课组一组指导）解：对A、B组成的整体受力分析可知，整体受重力、支持力而做匀加速直线运动；由牛顿第二定律可知，a==gsinθ； 则再对B由牛顿第二定律可知：F合=Ma=Mgsinθ；合力等于B的重力沿斜面向下的分力；故说明AB间没有相互作用力，故ABD错误，C正确． 故选：C． 对整体受力分析求出整体的加速度，再对B受力分析即可求得A对B的压力，再由牛顿第三定律可求得B对A 的压力． 本题考查牛顿第二定律的应用，要明确两物体加速度相同，均是重力的分力提供加速度． ‎ 1. 如图，光滑斜劈A上表面水平，物体B叠放在A上面，斜面光滑，AB静止释放瞬间，B的受力图是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎（@2019物理备课组整理）B ‎（物理备课组一组指导）解：物体A释放前，物体B受到重力和支持力，两力平衡；楔形物体A释放后，由于物体A上表面是光滑的，则物体B水平方向不受力， 根据牛顿第一定律知道，物体B在水平方向的状态不改变，即仍保持静止状态，故B正确，ACD错误． 故选：B． 分析物体B的受力情况，根据牛顿第一定律分析B在水平方向和竖直方向的运动状态，即可求解． 本题关键要正确分析物体B的受力情况，抓住水平方向不受力，状态不发生改变是关键． ‎ 二、多选题（本大题共4小题，共24分全部选对得6分，选对当不全的得3分，有选错的得0分。）‎ 2. 如图所示，A、B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上．A、B间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为0.5μ．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g．现对A施加一水平拉力F，则（　　）‎ ‎ A. 当F＜2 μmg时，A、B都相对地面静止 B. 当F＞3 μmg时，A相对B滑动 C. 当F=2.5μmg时，A的加速度为0.25μg D. 无论F 为何值，B的加速度不会超过μg ‎（@2019物理备课组整理）BD ‎（物理备课组一组指导）解：AB之间的最大静摩擦力为：fmax=μmAg=2μmg，则A、B间发生滑动的最小加速度为a=μg，B与地面间的最大静摩擦力为：f′max=μ（mA+mB）g=μmg，故拉力F最小为F：F-fmax=ma，所以F不小于3μmg，AB将发生滑动； ‎ A、当 F＜2μmg时，F＜fmax，AB之间不会发生相对滑动，B与地面间会发生相对滑动，所以A、B 都相对地面运动，故A错误． B、由上分析可知，当F＞3μmg时，A相对B滑动．故B正确． C、当F=2.5mg时，A、B以共同的加速度开始运动，将A、B看作整体，由牛顿第二定律有F-1.5mg=3ma，解得a=，故C错误， D、对B来说，其所受合力的最大值Fm=2μmg-1.5μmg=0.5μmg，即B的加速度不会超过0.5μg，故D正确． 故选：BD． 根据A、B之间的最大静摩擦力，隔离对B分析求出整体的临界加速度，通过牛顿第二定律求出A、B不发生相对滑动时的最大拉力．然后通过整体法隔离法逐项分析． 本题考查牛顿第二定律的综合运用，解决本题的突破口在于通过隔离法和整体法求出A、B不发生相对滑动时的最大拉力． ‎ 1. 如图所示，穿在一根光滑固定杆上的小球A、B通过一条跨过定滑轮的细绳连接，杆与水平方向成θ角，不计所有摩擦．当两球静止时，OA绳沿竖直方向，OB绳与杆的夹角为θ，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 小球A可能受到3个力的作用 B. 小球B一定受到3个力的作用 C. 小球A、B的质量之比mA：mB=1：tanθ D. 小球A、B的质量之比mA：mB=tanθ：1‎ ‎（@2019物理备课组整理）BD ‎（物理备课组一组指导）解：A、对A球受力分析可知，A受到重力，绳子的拉力，两个力合力为零，杆子对A球没有弹力，否则A不能平衡，故A错误； B、对B球受力分析可知，B受到重力，绳子的拉力以及杆对B球的弹力，三个力的合力为零，故B正确； C、分别对AB两球分析，运用合成法，如图： 根据共点力平衡条件，得：T=mAg （根据正弦定理列式） 故mA：mB=tanθ：1，故C错误，D正确． 故选：BD． 分别对AB两球分析，运用合成法，用T表示出A、B两球的重力，同一根绳子上的拉力相等，即绳子AB两球的拉力是相等的． 本题考查了隔离法对两个物体的受力分析，关键是抓住同一根绳子上的拉力处处相等结合几何关系将两个小球的重力联系起来． ‎ 2. 如图a所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图b所示（g=10m/s2），则下列结论正确的是（　　）‎ A. 物体的质量为3kg B. 物体的加速度大小为5m/s2 C. 弹簧的劲度系数为7.5N/cm D. 物体与弹簧分离时动能为0.4J ‎（@2019物理备课组整理）BD ‎（物理备课组一组指导）解：A、初始，物体静止在弹簧上面，弹簧弹力与重力平衡，施加F后即为合力，所以有：10N=ma…①， 此后物体匀加速上升，弹力逐渐变小，当弹簧恢复原长后，物块和弹簧分离，合力为：30N-mg=ma…②， 联立①②两式，整理得物体重力：mg=20N，质量m=2Kg，故A错误； B、当弹簧恢复原长后，物块和弹簧分离，合力为30N-mg=ma，又已求得m=2Kg，则，故B正确； C、由图可知，从初始弹簧弹力等于重力到弹簧恢复原长，位移为4cm，即弹力等于重力时，弹簧形变量为△X=4cm，劲度系数，故C错误； D、对匀加速过程，根据速度位移公式，有：v2=2ax； 分离时动能：； 故D正确； 故选：BD 由图象分析可知，初始，物体静止在弹簧上面，弹簧弹力与重力平衡，施加F后即为合力，物体匀加速上升，弹簧上的弹力逐渐变小，运动位移为4cm后，弹簧恢复原长，此时物块和弹簧分离，此后物体受到恒定的力F=30N和重力做匀加速运动．根据牛顿第二定律分别列出起始和分离状态时的方程联立可解得． 本题考查图象的识别，从图象中获取信息是物理的一项基本能力，获取信息后能否根据获取的信息分析过程，灵活运用好牛顿第二定律是关键． ‎ 1. 如图所示，在水平力F作用下，木块A、B保持静止．若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0，则木块B的受力个数可能是（　　） ‎ A. 3 B. 4 C. 5 D. 6‎ ‎（@2019物理备课组整理）BC ‎（物理备课组一组指导）解：B至少受到重力、A对B的压力和静摩擦力、斜面的支持力四个力．斜面对物体B可能有静摩擦力，也有可能没有静摩擦力；故木块B受力的个数可能是4个，也可能是5个． 故选：BC． 先对A分析，B对A有向右的静摩擦力；再分析B受力，B可能受到斜面的静摩擦力，也可能不受斜面的静摩擦力，B受力情况有两种可能． 本题关键先对A分析，根据平衡条件得到B对A有向左的静摩擦力，然后根据牛顿第三定律得到A对B有向右的静摩擦力；再按照重力、弹力、摩擦力的顺序找力． ‎ 三、填空题（本大题共1小题，共5分）‎ 2. 如图，吊灯A通过绳子悬挂在天花板上的B点和C点，OB与天花板的夹角为α，OB、OA的长均为l．若灯的大小和线的长度相比是很小的，则吊灯在垂直于纸面内作小幅振动时的悬点为点______（填写图中的字母），周期为______． ‎ ‎（@2019物理备课组整理）Oˊ；‎ ‎（物理备课组一组指导）解：灯做圆周运动，圆心即为悬点，即Oˊ点； 摆长为灯与圆心的距离，为：L=l+lsinα； 故单摆的周期为：T=； 故答案为：Oˊ，． 电灯做圆周运动，圆心即为悬点；电灯与圆心的距离为单摆的摆长，根据单摆的周期公式T=2π求解周期即可． 本题是对单摆周期公式的考查，关键是记住其定义和公式T=2π，等效摆长为灯与悬挂点的距离． ‎ 四、实验题探究题（本大题共2小题，共18.0分）‎ 1. 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。‎ ‎（1）为完成实验，还需要的实验器材有__________________________________。‎ ‎（2）实验中需要测量的物理量有__________________________________。‎ ‎（3）图乙是弹簧弹力与弹簧伸长量的图像，‎ 由此可求出弹簧的劲度系数为____________。‎ 图线不过原点的原因是由于__________________________________。‎ ‎（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：‎ A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组对应的点，并用平滑的曲线连接起来；‎ B．记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度；‎ C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；‎ D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；‎ E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长摄的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；‎ F．解释函数表达式中常数的物理意义；‎ G．整理仪器。‎ 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：____________。‎ ‎（@2019物理备课组整理）（1）刻度尺　（2）弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量（或对应的弹簧长度）　 ‎ ‎（3）200　弹簧自身存在重力　（4）CBDAEFG ‎ ‎（物理备课组一组指导）略 ‎ 1. 某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，他们到物理实验室取来电子秤，铁架台、长度为L的轻质细线和小球等． （1）将铁架台放在电子秤上，其读数为M；撤去铁架台将小球放在电子秤上，其读数为m． （2）组装好实验装置如图所示．保持细线自然伸长，将小球拉起至使细线处于水平位置，此时电子秤读数为______ （填写“M+m”、“M”、“大于M+m”或“处于M和M+m之间”）． （3）从释放小球至小球向下运动到最低点过程，电子秤读数______ ．（填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”） （4）忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，细线的拉力为______ ；电子秤的读数为______ ．（已知重力加速度为g）‎ ‎（@2019物理备课组整理）M；逐渐增大；3mg；M+3m ‎（物理备课组一组指导）解：（2）将小球拉起至使细线处于水平位置，小球受到的外力的作用与其重力的大小是相等的，小球在水平方向的拉力是0，所以铁架台只受到重力与电子秤的支持力，则铁架台受到的支持力等于其重力，根据牛顿第三定律可知，此时电子秤受到的压力等于铁架台的支持力，则电子秤的读数为M． （3）从释放小球至小球向下运动到最低点过程，小球做速度增大的圆周运动，向心力逐渐增大，同时细线与竖直方向增加的夹角减小，则小球受到的向心力在竖直方向的分力增大；根据牛顿第三定律可知，铁架台在竖直方向受到的细线的拉力增大，竖直方向受到的支持力也随着增大，所以电子秤读数增大； （4）忽略空气阻力，当小球运动到最低点时，小球的机械能守恒，则： mgl= 又由于绳子的拉力与重力的合力提供向心力，则： 联立得：F=3mg 根据牛顿第三定律，细线的拉力为3mg． 以铁架台为研究对象，铁架台受到重力、电子秤的支持力和细线的向下的拉力，得： Mg+F′=N 所以：N=Mg+3mg 根据牛顿第三定律可知，电子秤受到的压力是Mg+3mg 电子秤的读数是：M+3m 故答案为：（2）M；（3）逐渐增大；（4）3mg，M+3m （2）根据共点力平衡分析将小球拉起至使细线处于水平位置时电子秤读数； （3）结合圆周运动与向心力的特点，分析电子秤的示数的变化； （4）结合机械能守恒与牛顿第二定律，求出细线的拉力，然后以铁架台为研究对象，求出铁架台受到的支持力，电子秤的示数． 该题利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动，属于设计性的实验，在解答的过程中首先要理解实验的原理，然后结合实验的原理进行分析即可． ‎ 五、计算题（本大题共4小题，共48分）‎ 1. 如图所示，质量为m1的物体A压在放于地面上的竖直轻弹簧k1上，上端与轻弹簧k2相连，轻弹簧k2上端与质量也为m2物体B相连，物体B通过轻绳跨过光滑的定滑轮与轻质小桶P相连，A、B均静止．现缓慢地向小桶P内加入细砂，当弹簧k1恰好恢复原长时，（小桶一直未落地）求 （1）小桶P内所加人的细砂质量； （2）小桶在此过程中下降的距离． ‎ ‎（@2019物理备课组整理）解：（1）当k1恢复原长时，对AB整体分析，绳子的拉力为F=（m1+m2） g，即小桶中细砂的质量为m1+m2． （2）开始时，对AB分析，k1x1=（m1+m2）g，弹簧k1的压缩量为： x1= 对B分析，k2x2=m2g，弹簧k2的压缩量为： x2= 当k1恢复原长时，对A分析，k2x2′=m1g，弹簧k2的伸长量为： x2′= 在此过程中，小桶下降的距离为： h=x1+x2+x2′=（m1+m2）g 答：（1）小桶P内所加人的细砂质量是m1+m2； （2）小桶在此过程中下降的距离是（m1+m2）g．‎ ‎（物理备课组一组指导）（1）当弹簧k1恰好恢复原长时，对AB组成的整体，由平衡条件求出绳子的拉力，从而求得小桶P内所加人的细砂质量． （2）先研究开始时弹簧k1的压缩量和弹簧k2的压缩量，再研究k1恢复原长时弹簧k2的伸长量，由几何关系得到小桶在此过程中下降的距离． 对于含有弹簧的问题，是高考的热点，要学会分析弹簧的状态，弹簧有三种状态：原长、伸长和压缩，含有弹簧的问题中求解距离时，都要根据几何知识研究物体移动与弹簧形变量的关系． ‎ 2. 质量为10kg的箱子放在水平地面上，箱子与地面的动摩擦因数为0.5，现用于水平方向成37°倾角的100N力拉箱子，如图所示，箱子从静止开始运动，从2s末撤去拉力，求：（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2） （1）撤去拉力时箱子的速度为多大 （2）箱子继续运动多长时间才能静止。‎ ‎（@2019物理备课组整理）解：（1）由牛顿第二定律得： Fcosθ-μ（mg-Fsinθ）=ma1，解得：a1=6m/s2， 2s末速度为：v=a1t1=6×2=12m/s； （2）撤去拉力后，根据牛顿第二定律得： ‎ μmg=ma2，解得：a2=5m/s2， 匀减速过程，由速度公式得：v=a2t2，解得：t2=2.4s； 答：（1）撤去拉力时箱子的速度为12m/s； （2）箱子继续运动2.4s时间才能静止。‎ ‎（物理备课组一组指导）（1）由牛顿第二定律可求得前2s的加速度，则可求得2s末的速度； （2）撤去拉力后，物体在摩擦力的作用下匀减速运动，由速度公式可求得减速的时间。 本题关键是明确箱子的运动规律，要注意加速和减速过程的正压力不同导致滑动摩擦力不同，分析清楚物体的受力情况与运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律与运动学公式可以解题。 ‎ 1. 水平路面上有一小车，小车车厢中有一小球被a，b两根轻质细绳拴住，如图所示，图中绳a与竖直方向成α角，绳b水平，已知小球的质量为m，重力加速度为g，则： （1）小车静止时，细绳a和b所受到的拉力各为多大； （2）小车静止时，若将绳b剪断，求剪断细绳瞬间小球的加速度； （3）当车厢以一定的加速度向右作直线运动时，a绳与竖直方向的夹角不变，而b绳受到的拉力变为零，求此时车厢的加速度．‎ ‎（@2019物理备课组整理）解：（1）对小球受力分析如图所示： 两绳的拉力的合力与重力大小相等方向相反，由几何关系可得：Fa=； Fb=mgtanα； （2）剪断细线b，小球将会以细线a为半径做圆周运动，所以剪断瞬间，小球受到的合力方向垂直于细线a向下； 根据牛顿第二定律可得：mgsinα=ma1， 解得：a1=gsinα； （3）当车厢以一定的加速度向右作直线运动时，a绳与竖直方向的夹角不变，而b绳受到的拉力变为零， 根据牛顿运动定律：Fa′sinα=ma2， 竖直方向：Fa′cosα-mg=0， 联立解得：a2=gtanα，方向水平向右． 答：（1）小车静止时，细绳a的拉力为、b所受到的拉力为mgtanα； （2）小车静止时，若将绳b剪断，剪断细绳瞬间小球的加速度为gsinα； （3）当车厢以一定的加速度向右作直线运动时，a绳与竖直方向的夹角不变，而b绳受到的拉力变为零，此时车厢的加速度为gtanα．‎ ‎（物理备课组一组指导）（1）小球受重力、两绳的拉力而处于平衡状态，对小球进行受力分析，由共点力的平衡条件可求出两绳的拉力； （2）若将绳b剪断，分析小球的运动情况，确定合外力方向，根据牛顿第二定律求剪断细绳瞬间小球的加速度大小； （3‎ ‎）由小球的受力状态，列出牛顿第二定律和平衡方程，可以解得小球加速度，即等于车厢的加速度． 本题主要是考查了牛顿第二定律的知识；利用牛顿第二定律答题时的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、进行正交分解、在坐标轴上利用牛顿第二定律建立方程进行解答． ‎ 1. 某压榨机的结构示意图如图所示，其中B为固定绞链，若在A铰链处作用一垂直于壁的力F，则由于力F的作用，使滑块C压紧物体D，设C与D光滑接触，杆的重力重力不计．压榨机的尺寸如图所示，求物体D所受压力的大小是F的多少倍？（滑块C重力不计） ‎ ‎（@2019物理备课组整理）解：先对杆和BC整体分析，水平方向受向左的推力F和墙壁对其向右的支持力，根据平衡条件求解支持力等于推力F，再结合牛顿第三定律可得光滑壁受到的压力等于F； 将力F按作用效果沿AB和AC两个方向进行分解，作出力的分解图如图甲所示．则有： 2F1cosα=F 则得：F1=F2 再将F2按作用效果分解为FN和FN′，作出力的分解图如图乙所示． 则有： FN=F2sinα 联立得到：FN= 根据几何知识得可知tanα= 得到：FN=5F 答：物体D所受压力的大小是F的5倍．‎ ‎（物理备课组一组指导）先对杆和BC整体分析，水平方向受向左的推力F和墙壁对其向右的支持力，根据平衡条件求解支持力，再结合牛顿第三定律求解光滑壁受到的压力； 根据力F的作用效果将它分解，再将AC所受压力的作用效果进行分解，根据数学知识求出物体D所受压力的大小是F的多少倍． 本题运用分解的方法研究力平衡问题，难点是求解物体D所受的压力时要进行两次分解；分解时，首先要根据力的作用效果确定两个分力的方向，作力的分解图要认真规范． ‎