17.(2012·祁东育英月考)如图所示,重为G的均匀链条,两端用等长的轻绳连接,接在等高的地方,绳与水平方向成θ角,试求:
(1)绳子的张力;
(2)链条最低点的张力.
解析:(1)如图所示,设两端绳的拉力均为F1,则有
2F1sinθ=G
F1=
(2)设链条最低点的张力为F2,则有
F2=F1cosθ=Gcotθ.
答案:(1) (2)Gcotθ
16.(2012·天水联考)如图所示,质量为m的物体A压在放于地面上的竖直轻弹簧B上.现用细绳跨过定滑轮将物体A与另一轻弹簧C连接,当弹簧C处于水平位置且右端位于a点时,弹簧C刚好没有发生形变.已知弹簧B和弹簧C的劲度系数分别为k1和k2,不计定滑轮、细绳的质量和摩擦.将弹簧C的右端由a点沿水平方向拉到b点时,弹簧B刚好没有形变.求a、b两点间的距离.
解析:开始弹簧B被压缩的长度为x1=,当弹簧B无形变时,A上升的距离应为x1,此时绳对物体的拉力与弹簧C的弹力大小相等,即k2x2=mg,得x2=,因此a、b两点间的距离为mg.
答案:mg
三、论述、计算题
15.(2012·蚌埠五中月考)倾角为θ=37°的斜面与水平面保持静止,斜面上有一重为G的物体A,物体A与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,现给A施以一水平力F,如图所示.设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin37°=0.6,cos37°=0.8),如果物体A能在斜面上静止,求水平推力F与G的比值范围.
解析:设物体刚好不下滑时F=F1,
则:F1cosθ+μFN=Gsinθ,FN=F1sinθ+Gcosθ.
得:===;
设物体刚好不上滑时F=F2,
则:F2cosθ=μFN+Gsinθ,FN=F2sinθ+Gcosθ,
得:===2.
答案:~2
14.(2012·银川一中月考)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,根据实验数据在图中画出了a、b、c、c、d四个坐标点.
(1)根据a、b、c、d四个坐标点,画出ΔL-F图线;
(2)由图线,若弹簧原长50 cm,要使弹簧伸长到75 cm(弹簧仍在弹性限度内),需要多大的拉力________N.
解析:(1)将各点用平滑曲线连接,让曲线经过尽可能多的点,不能经过的点均匀的分布在曲线两侧.
(2)图线为一过原点的倾斜直线,其斜率的倒数为劲度系数k,则
k==3 000 N/m.
图线所遵循的函数关系为ΔL= F,
所以F=3 000ΔL=3 000×(0.75-0.50) N=750 N.
答案:(1)如图所示
(2)k=3 000 N/m,750 N
二、实验题
13.(2011·高考江苏卷)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:本题考查验证力的平行四边形定则.意在考查学生的实验与探究能力.(1)弹簧测力计读数为3.6 N,可以不估读.(2)验证力的平行四边形定则,需要分别测量各个力的大小和方向,所以A是必要的;根据仪器使用常识,弹簧测力计在使用前需校零,B是必要的;实验中力必须在同一平面内的,C也是必要的;实验是验证三个力的关系,只要测出三个力就可以了,所以不需要固定O点位置,D选项不必要,本题应该选D.
答案:(1)3.6 (2)D (3)①改变弹簧测力计B拉力的大小;②减小重物M的质量(或将弹簧测力计A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等).
12.(2012·新密高三第一次调研)如图所示,质量为m的小球置于倾角为30°的光滑斜面上,劲度系数为k的轻弹簧,一端系在小球上,另一端固定在P点,小球静止时弹簧与竖直方向的夹角为30°,则弹簧的伸长量为( )
A. B.
C. D.
解析:小球受力如图所示,
由几何知识可知,▱ABCD为菱形,
FN=kx,2kxcos30°=mg,
x=,C正确.
答案:C
第Ⅱ卷(非选择题,共62分)
11.(2012·兖州检测)在粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于平衡状态.已知A、B两物体的质量分别为M和m,则下列说法正确的是( )
A.A物体对地面的压力大小为Mg
B.A物体对地面的压力大小为(M+m)g
C.B物体对A物体的压力小于Mg
D.A物体对地面的摩擦力可能大于Mg
解析:把A、B作为整体,由竖直方向合力为零,可知A错,B正确;A对B的支持力FN2=,可能大于mg,C错误;把A、B看成整体,地面对A的摩擦力FfA=FN2=mgtanθ,可能大于mg,由于地面对A的摩擦力与A对地面的摩擦力为作用力和反作用力,由牛顿第三定律可知,A物体对地面的摩擦力可能大于mg,D正确.
答案:BD
10.(2012·山西省四校联考)如图,在水平板的左端有一固定挡板,挡板上连接一轻质弹簧.紧贴弹簧放一质量为m的滑块,此时弹簧处于自然长度.已知滑块与板的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.现将板的右端缓慢抬起(板与水平面的夹角为θ),直到板竖直,此过程中弹簧弹力的大小F随夹角θ的变化关系可能是( )
解析:当板与水平面的夹角θ增大到一定值时,滑块沿挡板斜向下的重力分力大小等于所受滑动摩擦力大小,即mgsinθ=μmgcosθ,解得tanθ=μ=,故θ=.可见,θ在0~之间时,滑块位置不变,弹簧的弹力为零,故选项A、B均错误;当θ>时,滑块在挡板上所在的位置发生改变,弹簧缩短,若θ=,弹簧的弹力F弹=mgsin-μmgcos=mg,对比选项
C和D看出,
选项C正确,D错误.
答案:C
9.(2012·沈阳联考)一个小孩在广场游玩时,将一充有氢气的气球用细绳系在一个石块上,如图所示.风沿水平方向吹,石块开始静止于水平地面上.则( )
A.若风速逐渐增大,气球会连同石块一起被吹离地面
B.无论风速多大,气球连同石块不会被吹离地面
C.若风速逐渐增大,气球会连同石块一起沿地面向左滑动
D.无论风速多大,气球连同石块都不会被吹动
解析:取气球和石块整体为研究对象,水平方向受风力和地面的静摩擦力;竖直方向受重力、浮力和地面的支持力.风速增大时,水平方向的风力增大,则地面的静摩擦力增大,当风力大于静摩擦力最大值时,气球连同石块会一起沿地面向左运动,故C正确、D错误;无论风力多大,由竖直方向平衡可知地面对石块的支持力不变,石块不会离开地面,所以A错误、B正确.
答案:BC
8.滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动.如图所示,一个小孩正在滑梯上匀速下滑,则( )
A.小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等
B.小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等
C.小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等
D.小孩所受的重力和弹力的合力与小孩所受的摩擦力大小相等
解析:小孩在滑梯上受力如图所示,设滑梯斜面倾角为θ,则FN=mgcosθ,Ff=mgsinθ,所以A、B错误;小孩在重力、弹力和摩擦力三个力作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,故C、D正确.
答案:CD
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