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2014最新高考物理一轮试题:第5讲 受力分析 力的合成与分解(基础热身+能力提升+挑战自我,含解析)


高考物理必做习题

课时课时训练(五) [第 5 讲 受力分析 力的合成与分解] 基础热身 1.如图 K5-1 所示是 2012 年伦敦奥运会吊环比赛的一个场景,此时人静止不动,两 根吊带对称并与竖直方向有一定夹角,下列判断正确的是( )

图 K5-1 A.两根吊带受到环的拉力大小不等 B.每只手对吊环作用力方向竖直向下 C.每根吊带受到环的拉力大小都等于人重量的一半 D.两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下 2.滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动.如图 K5-2 所示,一个小孩正在滑梯上匀速下 滑,则( )

图 K5-2 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.小孩所受的弹力和重力的合力与小孩所受摩擦力的大小相等 3.物体受到三个力 F1、F2、F3 的作用,三力的矢量关系如图 K5-3 所示(图中小方格 的边长相等),则下列说法正确的是( )

图 K5-3 A.三力的合力有最大值 F1+F2+F3,方向不确定 B.三力的合力有唯一值 3F3,方向与 F3 同向 C.三力的合力有唯一值 2F3,方向与 F3 同向 D.由题给条件无法求出合力大小

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技能强化 4.2012· 厦门模拟如图 K5-4 所示,质量分别为 mA 和 mB 的物体 A、B 用细绳连接后 跨过滑轮,A 静止在倾角为 45°的斜面上.已知 mA=2mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角 由 45°增大到 50°,系统保持静止.下列说法正确的是( )

图 K5-4 A.细绳对 A 的拉力将增大 B.A 对斜面的压力将减小 C.A 受到的静摩擦力不变 D.A 受到的合力将增大 5.如图 K5-5 所示,有 2n 个大小都为 F 的共点力,沿着顶角为 120°的圆锥体的母线 方向,相邻两个力的夹角都是相等的.则这 2n 个力的合力大小为( )

图 K5-5 A.2nF B.nF C.2(n-1)F D.2(n+1)F 6.L 形木板 P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置 于木板上表面的滑块 Q 相连,如图 K5-6 所示.若 P、Q 一起沿斜面匀速下滑,不计空气 阻力.则木板 P 的受力个数为( )

图 K5-6 A.3 B.4 C.5 D.6 7.2012· 南昌模拟如图 K5-7 所示,物体 B 靠在水平天花板上,在竖直向上的力 F 作 用下,A、B 保持静止,A 与 B 间的动摩擦因

图 K5-7 数为 μ1,B 与天花板间的动摩擦因数为 μ2,则关于 μ1、μ2 的值,下列判断可能正确的
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是( ) A.μ 1=0,μ 2≠0 B.μ 1≠0,μ 2=0 C.μ 1=0,μ 2=0 D.μ 1≠0,μ 2≠0 8.如图 K5-8 所示,截面为直角三角形的木块 A 靠在粗糙的竖直墙面上,上面放置一 铁块 B.现用竖直向上的作用力 F 推动 A、B 向上匀速运动,在运动过程中 A、B 始终保持相 对静止,则下列说法正确的是( )

图 K5-8 A.A、B 之间一定存在摩擦力 B.A 与竖直墙面间一定存在水平弹力 C.A 与竖直墙面间一定存在摩擦力 D.竖直向上的作用力 F 一定大于 A、B 的重力之和 9.如图 K5-9 所示,轻绳 AB 总长为 l,用轻滑轮悬挂重为 G 的物体.绳能承受的最 大拉力是 2G,将 A 端固定,将 B 端缓慢向右移动距离 d 而使绳不断,求 d 的最大值.

图 K5-9

挑战自我 10.如图 K5-10 甲所示,由两根短杆组成的一个自锁定起重吊钩,将它放入被吊的空 罐内,使其张开一定的夹角压紧在罐壁上,其内部结构如图乙所示.当钢绳向上提起时,两 杆对罐壁越压越紧,摩擦力足够大,就能将重物提升起来,罐越重,短杆提供的压力越大, 称为“自锁定吊钩”. 若罐的质量为 m, 短杆与竖直方向的夹角 θ=60°, 求吊起该重物时, 短杆对罐壁的压力.(短杆的质量不计)

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甲 图 K5-10



专题(二) [专题 2 共点力的平衡及其应用]

基础热身

图 Z2-1 1.如图 Z2-1 所示,加装“保护器”的飞机在空中发生事故失去动力时,上方的降落 伞就会自动弹出.已知一根伞绳能承重 2 940 N,伞展开后伞绳与竖直方向的夹角为 30°, 飞机的质量约为 30 吨.忽略其他因素,则当飞机处于平衡状态时,降落伞的伞绳至少所需 的根数最接近于( ) A.120 B.90 C.60 D.30 2.2012· 湖北百校调考如图 Z2-2 所示,100 个大小相同、质量均为 m 且光滑的小球, 静止放置于两个相互垂直且光滑的平面上.平面 AB 与水平面的夹角为 30°,则第 2 个小 球对第 3 个小球的作用力大小为( )

图 Z2-2 A.0.5mg B.48mg C.49mg D.98mg 3. 2012· 敦化期中用与竖直方向成 θ 角(θ<45°)的倾斜轻绳 a 和水平轻绳 b 共同固定一 个小球,这时绳 b 的拉力大小为 F1.则保持小球在原位置不动,使绳 b 在原竖直平面内逆时 针转过 θ 角后固定, 绳 b 的拉力大小变为 F2, 再转过 θ 角固定, 绳 b 的拉力大小为 F3, 则( )

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图 Z2-3 A.F1=F3>F2 B.F1<F2<F3 C.F1=F3<F2 D.F1>F2>F3

图 Z2-4 4.2012· 铜陵模拟图 Z2-4 是用来粉刷墙壁的涂料滚的示意图.使用时,用撑竿推着涂 料滚沿墙壁上下滚动,把涂料均匀地粉刷到墙壁上.撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且 撑竿足够长. 粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚, 使撑竿与墙壁间的夹角越来 越小,该过程中撑竿对涂料滚的推力为 F1,墙壁对涂料滚的支持力为 F2,下列说法正确的 是( ) A.F1、F2 均减小 B.F1、F2 均增大 C.F1 减小,F2 增大 D.F1 增大,F2 减小

技能强化 5.2012· 亳州模拟半圆柱体 P 放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板 MN.在 P 和 MN 之间放有一个光滑均匀的小圆柱体 Q,整个装置处于静止状态.如图 Z2-5 所示是这个装置的纵截面图.若用外力使 MN 保持竖直,缓慢地向右移动,在 Q 落到地面 以前,发现 P 始终保持静止.在此过程中,下列说法中正确的是( )

图 Z2-5 A.MN 对 Q 的弹力逐渐减小 B.地面对 P 的摩擦力逐渐增大 C.P、Q 间的弹力先减小后增大 D.Q 所受的合力逐渐增大

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图 Z2-6 6.如图 Z2-6 所示,质量分别为 m1、m2 的两个物块 A、B 通过轻弹簧连接,在力 F 的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(A 在地面, B 在空中), 力 F 与水平方向成 θ 角. 则 A 所受支持力 FN 和摩擦力 f 正确的是( ) A.FN=m1g+m2g-Fsinθ B.FN=m1g+m2g-Fcosθ C.f= F cosθ

D.f=Fsinθ

图 Z2-7 7.2012· 淮北模拟两个相同的可视为质点的小球 A 和 B,质量均为 m,用长度相同的两 根细线把 A、B 两球悬挂在水平天花板上的同一点 O,并用长度相同的细线连接 A、B 两个 小球,然后用一水平方向的力 F 作用在小球 A 上,此时三根细线均处于伸直状态,且 OB 细线恰好处于竖直方向,如图 Z2-7 所示.如果两个小球均处于静止状态,则力 F 的大小 为( ) A.0 B.mg C. 3mg 3 D. 3mg

8.如图 Z2-8 所示,在一个半圆环上用两根细线悬挂一个重为 G 的物体,设法使 OA 线固定不动,将 OB 线从竖直位置 OB′沿半圆环缓缓移到水平位置 OB″,则 OA 与 OB 线中 受到的拉力 FA、FB 的变化情况是( )

图 Z2-8 A.FA、FB 都增大 B.FA 增大,FB 减小 C.FA 增大,FB 先增大后减小 D.FA 增大,FB 先减小后增大 9.光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球 A 和 B(中央有孔),它们由细绳连
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接,在如图 Z2-9 所示位置时恰好都能保持静止状态.此情况下,小球 B 与环中心 O 处于 同一水平面上,小球 A、B 间的细绳呈伸直状态,且与水平线成 30°角.已知小球 B 的质 量为 3 kg,求细绳对小球 B 的拉力和小球 A 的质量.(g 取 10 m/s2)

图 Z2-9 挑战自我 10. 一个底面粗糙、 质量为 M 的劈放在粗糙的水平面上, 劈的斜面光滑且与底面成 30° 角.质量为 m 的小球放在斜面上,轻绳一端系住小球,另一端固定在天花板上,小球静止 时轻绳与竖直方向的夹角也为 30°,如图 Z2-10 所示,求: (1)当劈静止时绳子的拉力大小. (2)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的 k 倍,为使整个系统静止,k 值必 须满足什么条件?

图 Z2-10

实验(二) [实验 2 探究弹力和弹簧伸长的关系]

图 S2-1 1.某实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,得到弹力与弹簧长度关系 的图象如图 S2-1 所示,则: (1)弹簧的原长为______cm. (2)弹簧的劲度系数为________N/cm. (3)若弹簧的长度为 2l2-l1 时仍在弹簧的弹性范围内,此时弹簧的弹力为________. 2.通过“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验,我们知道在弹性限度内,弹簧弹力 F 的
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大小与弹簧的伸长(或压缩)量 x 成正比,并且不同的弹簧,其劲度系数不同.已知一根原长 2 1 为 L0、劲度系数为 k1 的长弹簧 A,现把它截成长为 L0 和 L0 的 B、C 两段,设 B 段的劲度 3 3 系数为 k2、C 段的劲度系数为 k3,关于 k1、k2、k3 的大小关系,同学们做出了如下猜想: 甲同学:既然是同一根弹簧截成的两段,所以 k1=k2=k3; 乙同学:同一根弹簧截成的两段,越短劲度系数越大,所以 k1<k2<k3; 丙同学:同一根弹簧截成的两段,越长劲度系数越大,所以 k1>k2>k3. (1)可以通过实验来验证猜想.实验所需的器材除铁架台外,还有__________. (2)简要写出实验步骤. (3)图 S2-2 是实验得到的弹力与弹簧伸长的关系图线.根据图线,弹簧的劲度系数与 弹簧长度有怎样的关系?

图 S2-2

3.橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度范围内,伸长量 x 与弹力 F 成正比,即 F=kx,k S 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度 L、横截面积 S 有关,理论与实践都表明 k=Y ,其中 Y L 是一个由材料本身性质决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量. (1)在国际单位制中,杨氏模量 Y 的单位应该是( ) A.N B.m C.N/m D.Pa

图 S2-3 (2)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图 S2-3 所示的实验装置可以测量出它的杨 氏模量 Y 的值.首先利用测量工具 a 测得橡皮筋的长度 L=20.00 cm,再利用测量工具 b 测 得橡皮筋未受到拉力时的直径 D=4.000 mm.那么测量工具 a 应该是________,测量工具 b 应该是________. (3)下面的表格是用图示装置得到的橡皮筋受到的拉力 F 与伸长量 x 的实验记录.请在 图 S2-4 中作出 F-x 图象,由图象可求得该橡皮筋的劲度系数 k=__________N/m. 拉力 F/N 伸长量 x/ cm 5 1.6 10 3.2 15 4.7 20 6.4 25 8.0

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图 S2-4 (4)这种橡皮筋的杨氏模量 Y=__________. 4.用纳米技术处理过的材料叫纳米材料,其性质与处理前相比会发生很多变化,如机 械性能会成倍地增加,对光的反射能力会变得非常低,熔点会大大降低,甚至有特殊的磁性 质. 现有一种纳米合金丝, 欲测定出其伸长量 x 与所受拉力 F、 长度 L、 截面直径 D 的关系. (1) 测 量 上 述 物 理 量 需 要 的 主 要 器 材 是 ______________ 、 ______________ 、 ______________等. (2)若实验中测量的数据如下表所示,根据这些数据请写出 x 与 F、L、D 间的关系式: x=________.(若用到比例系数,可用 k 表示) 长度 L/cm 5.00 10.00 5.00

拉力 F/N错误!直径 D/mm 0.040 0.040 0.080

50.0 0.20 0.40 0.10

100.0 0.40 0.80 0.20

200.0 0.80 1.60 0.40

(3)在研究并得到上述关系的过程中,主要运用的科学研究方法是________(只需写出一 种). (4)若有一根纳米合金丝的长度为 20 cm,截面直径为 0.200 mm,使用中要求其伸长量 不能超过原长的百分之一,那么这根合金丝能承受的最大拉力为________N.

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实验(三) [实验 3 探究求合力的方法] 1.在探究求合力的方法时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳 套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,一次是通过两根细绳用两个弹簧测力计互成 角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条. 实验中对两次拉伸橡皮条有以下要求,其中正确的是________(填字母代号). A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 2. “探究求合力的方法”的实验情况如图 S3-1 甲所示, 其中 A 为固定橡皮筋的图钉, O 为橡皮筋与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.

甲 乙 图 S3-1 (1)图乙中的 F 与 F′两力中,方向一定沿 AO 方向的是力________. (2)本实验采用的主要科学方法是( ) A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 (3)实验中可减小误差的措施有( ) A.两个分力 F1、F2 的大小要尽量大些 B.两个分力 F1、F2 间夹角要尽量大些 C.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行 D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 3. 做“探究求合力的方法”的实验中: (1)所说的合力与两个分力具有相同的效果,是指下列说法中的________. A.弹簧测力计的弹簧被拉长相同长度 B.两个弹簧测力计相对橡皮条保持相同的角度 C.橡皮条受拉力产生相同的形变 D.使橡皮条在某一方向上伸长到某一相同的长度 (2)根据实验数据画出力的图示,如图 S3-2 所示.图上标出了 F1、F2、F、F′四个力, 其中________(填上述字母)不是由弹簧测力计直接测得的;比较力________与______的大小 和方向,若基本相同,则力的平行四边形定则得到了验证.

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图 S3-2 4. “探究求合力的方法”实验中: (1)部分实验步骤如下,请完成有关内容: A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线.





图 S3-3 B.在其中一根细线上挂上 5 个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图 S3-3 甲所示, 记录:____________、____________、____________. C.将步骤 B 中的钩码取下,分别在两根细线上挂上 4 个和 3 个质量相等的钩码,用两 光滑硬棒 B、C 使两细线互成角度,如图乙所示,小心调整 B、C 的位置,使__________, 记录__________. cosα (2)如果“力的平行四边形定则”得到验证,那么图乙中 =__________. cosβ

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课时课时训练(五) 1. D [解析] 由两根吊带对称可知,两根吊带受到环的拉力大小相等,A 错误;人受力 平衡,每个吊环对手的作用力方向由人的重心指向环,方向斜向上方,手对吊环的作用力斜 向下方, B 错误; 两根吊带对环的拉力方向均沿着吊带斜向上, 其合力与人和环的重力平衡, 即其合力方向竖直向上,故两根吊带受到环的拉力合力一定竖直向下,D 正确;由于每根吊 带受到环的拉力方向不是竖直向下,故其大小一定大于人的重量的一半,C 错误.

2.CD [解析] 小孩在滑梯上受力如图所示,设滑梯斜面倾角为 θ,则 N=mgcosθ ,f =mgsinθ ,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、方向相反,C、D 正确. 3.B [解析] 由三个力的图示可知 F1、F2 在竖直方向分力的大小均为 3 个单位,方向 相反,在水平方向的分力分别为 6 个单位和 2 个单位,方向与 F3 方向相同.3 个力的合力为 12 个单位,与 F3 的方向相同,大小是 F3 的 3 倍,即 F 合=3F3.选项 B 正确. 4.B [解析] 细绳对 A 的拉力大小始终等于物体 B 的重力,选项 A 错误;系统仍保持 静止,则 A 受到的合力仍为零,选项 D 错误;斜面倾角由 45°增大到 50°,A 对斜面的压 力大小由 mAgcos45°减小为 mAgcos50°, 选项 B 正确; A 受到的静摩擦力大小由 mAgsin45° -mBg 变为 mAgsin50°-mBg,选项 C 错误. 5.B [解析] 共有 2n 个大小为 F 的力均匀分布在圆锥面上,故可将这 2n 个力看成 n 对力,每一对力都大小相等、夹角为 120°,则每一对力的合力大小都等于 F.所以这 2n 个 力的合力大小为 nF,B 正确. 6. C [解析] P、 Q 一起沿斜面匀速下滑时, 由于木板 P 上表面光滑, 滑块 Q 受到重力、 P 的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力.木板 P 受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q 的压力和弹簧沿斜面向下的弹力,选项 C 正确. 7.BD [解析] 以 A、B 组成的整体为研究对象,水平方向不受力作用,故水平方向的 滑动摩擦力为零,故 μ2 可以为零,也可以不为零,再以 B 为研究对象,B 受重力,A 对 B 的支持力、天花板对 B 的压力,这三个力不能平衡,故 A、B 之间有摩擦力作用,μ 1 一定 不为零.B、D 正确. 8.A [解析] 铁块 B 匀速运动,故铁块 B 除受重力、斜面的支持力,还受沿斜面向上 的静摩擦力,选项 A 正确;将 A、B 看做一个整体,木块与竖直墙面间不存在水平弹力, 没有弹力也就没有摩擦力,在竖直方向有 F=GA+GB,选项 B、C、D 错误. 9. 15 l [解析] 如图所示,以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象,在任何位置都在 4

滑轮对它的压力(大小为 G)和绳的拉力 F1、F2 共同作用下静止.而同一根绳子上的拉力大小 总是相等的,即 F1=F2.F1、F2 的合力 FN 大小等于 G,方向竖直向上.F1=F2=2G 时,d 取 dm 2 最大值 dm,由相似三角形知识可得 = l 2 G?2 (2G)2-? ?2? 15 ,解得 dm= l. 2G 4

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10.

3 mg 2

[解析] 从整体来看,钢绳的拉力 F=G,它可以分解为沿杆方向的两个分力

(大小均为 F′),如图所示,F′通过杆作用于罐壁,又可分解为竖直向上的分力 F1 和垂直于 罐壁的压力 F2.因为 θ=60°,所以由几何知识得 F′=G. 由力的分解可知:F2=F′sin θ = 3 3 G= mg. 2 2

专题(二) 1.A [解析] 设每根绳承受的最大力为 F.要使飞机平衡共需伞绳为 n 根,由平衡条件 可得:nFcos30°=mg,代入数据解得:n≈115,A 正确. 2.C [解析] 以第 3 个到第 100 个这 98 个小球组成的整体为研究对象,受到三个力的 作用, 即重力、 斜面的支持力和第 2 个小球对第 3 个小球的作用力, 由于整体处于平衡状态, 沿斜面方向的受力应平衡,所以有 F23=98mgsin30°=49mg,选项 C 正确. 3.A [解析] 对小球受力分析,如图所示,平移力 Ta、Tb 构成力的三角形.当 Tb 转过 θ,其方向与 Ta 垂直.由图可知 F1=F3>F2.

4.A

[解析] 在缓缓上推过程中涂料滚受力如图所示,由平衡条件可知:F1sin θ -F2 ,F2=Gtan θ .由于 θ 减小,所以 F1、后均减小.答 cosθ G

=0,F1cos θ -G=0,解得 F1= 案为 A.

5.B [解析] 圆柱体 Q 缓慢移动,任一位置均可视为平衡状态,所受合力一直为零, 选项 D 错误; 对圆柱体 Q 受力分析如图所示, P 对 Q 的弹力为 FN1, MN 对 Q 的弹力为 FN2, 挡板 MN 向右运动时,FN1 与竖直方向的夹角逐渐增大,FN2 的方向不变,而 FN1 和 FN2 的合 力大小不变,由图可知,FN1 和 FN2 都在不断增大,A、C 错误;对 P、Q 整体受力分析知,
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地面对 P 的摩擦力等于 FN2,所以地面对 P 的摩擦力也逐渐增大,选项 B 正确.

6.A [解析] 对 A、B 和轻弹簧组成的系统受力分析,如图所示,由平衡条件,在水 平方向:f=Fcosθ ;在竖直方向:FN+Fsin θ =m1g+m2g.由以上两式得:f=Fcosθ ,FN =m1g+m2g-Fsinθ .选项 A 正确,选项 B、C、D 错误. 7.D [解析] 分析 B 球受力,由平衡条件得,AB 段细线的拉力为零,再分析 A 球受 力,如图所示,则有:Tcosθ =mg,Tsin θ =F,解得:F=mgtanθ = 3mg,故 D 项正确.

8.D [解析] 结点 O 受到重物的拉力 F,大小恒为 G,将拉力 F 分解为 FA 和 FB,如 图所示.OA 绳固定,则 FA 的方向不变,从 OB′向下靠近 OB″的过程中,在 B1、B2、B3 三 个位置,两绳受力分别为 FA1 和 FB1、FA2 和 FB2、FA3 和 FB3.从图形上看出,FA 逐渐增大, FB 先减小后增大,当 OB⊥OA 时,FB 最小.

9. 60 N 6 kg [解析] 对小球 B 球受力分析,如图所示,小球 B 处于平衡状态,有

Tsin30°=mBg mBg 解得 T= =60 N sin30°

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小球 A 处于平衡状态,有 T′cos30°=NAsin30° NAcos30°=mAg+T′sin30°. 其中 T′=T 由以上各式解得 mA=6 kg. 10.(1) 3 mg 3 (2)k≥ 3m 6M+3m

[解析] (1)以小球为研究对象,其受力如图甲所示,并建立如图所示直角坐标系,把 T 和 mg 正交分解,由物体的平衡条件有 Tcos30°=mgsin30° 解得 T= 3 mg. 3

为使整个系统静止,其临界状态是静摩擦力 f 为最大值,即有 fmax=kFN (2)以劈和小球组成的整体为研究对象,整体受力情况如图乙所示,由物体平衡条件可 得 fmax=Tcos60° FN+Tsin60°=(M+m)g 3m 联立以上各式解得 k= 6M+3m 3m 即 k 值必须满足 k≥ . 6M+3m

甲 实验(二) 1.(1)l1 F0 (2) l2-l1 (3)2F0



[解析] (1)F=0 时对应的弹簧长度即为弹簧的原长.(2)在 F—l 图象中,图线的斜率即为 弹簧的劲度系数.(3)弹簧的形变量为 2l2-l1-l1=2(l2-l1),故此时弹簧的弹力为 2F0. 2.(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计) (2)实验步骤: a.将弹簧 B 悬挂在铁架台上,用刻度尺测量其长度 LB. b.在弹簧 B 的下端挂上钩码,记下钩码的个数(如 n 个),并用刻度尺测量弹簧的长度 L1. F c.由 F=mg 计算弹簧的弹力;由 x=L1-LB 计算出弹簧的伸长量.由 k= 计算弹簧的 x

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劲度系数 k2. d.改变钩码的个数,重复实验步骤 b、c,并求出弹簧 B 的劲度系数 k2 的平均值 e.按实验步骤 a、b、c、d 求出弹簧 C 的劲度系数 k3 的平均值. f.比较 k1、k2、k3,得到结论. (3)从同一根弹簧上截下的几段,越短劲度系数越大 3.(1)D (2)毫米刻度尺 螺旋测微器 (3)如图所示 3.1×102 N/m (4)5×106 Pa

S [解析] (1)在弹性限度范围内, 弹力 F 与伸长量 x 成正比, 有 F=kx, 又由题意知 k=Y , L FL 则杨氏模量 Y= ,各物理量取国际单位可得杨氏模量的单位是 N/m2,即 Pa.(2)毫米刻度 xS 尺精确度为 1 mm,螺旋测微器精确度为 0.01 mm,即 a 是毫米刻度尺,b 是螺旋测微器. F (3)作图如图所示. 根据图线斜率的物理意义表示劲度系数 k, 得 k= ≈3.1×102 N/m.(4) x L 根据 k=Y 求得 Y≈5×106 Pa. S 4.(1)弹簧测力计 刻度尺 螺旋测微器 kFL (2) D (3)控制变量法 (4)62.5

[解析] (1)用弹簧测力计测量力的大小,用刻度尺测量纳米合金丝的长度,用螺旋测微 器测量纳米合金丝的直径.(2)用表格中的数据分析可知:当力、直径一定时,伸长量与长 度成正比;当力、长度一定时,伸长量与直径成反比;当长度、直径一定时,伸长量与力成 kFL 正比.所以有:x= . D (3)研究伸长量 x 与拉力 F 的关系时,先控制长度、直径不变,再研究伸长量与拉力的 关系,这种方法称为控制变量法.这是物理实验中的一个重要研究方法. (4) 代 入 表 中 数 据 求 出 k , 再 求 该 纳 米 合 金 丝 能 承 受 的 最 大 拉 力 . k = 0.040×10-3×0.20×10-2 50.0×5×10-2
-8

Dx = FL

m/N=3.2×10

0.200×10-3 Dx m/N,则 Fm= = N=62.5 N. kL 3.2×10-8×100 实验(三)

1.BD 2. (1)F′ (2)B (3)ACD [解析] (1)用一个弹簧测力计拉橡皮筋,需保证与用两个弹簧 测力计拉橡皮筋时等效,故方向一定沿 AO 的是 F′.(2)本实验采用的主要科学方法是等效替 代法.(3)实验中应保证弹簧的弹力在同一平面内,C 正确;两个分力 F1、F2 的大小要尽量 大些,一是减小读数误差,二是减小作图误差,A 正确;拉橡皮筋的细绳要长些,标记要远 一些,这样便于确定拉力方向,作图更准确,D 正确;两个分力 F1、F2 间夹角不宜过大或
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高考物理必做习题
过小,那样作图不方便,容易产生误差,B 错误. 3.(1)D (2)F′ F F′ [解析] (1)若橡皮条在某方向上达到相同的长度,则表明合力与 两个分力具有相同的效果. (2)F′是依据平行四边形定则合成的力, 比较 F 和 F′的大小和方向, 即可验证力的平行四边形定则. 3 4.(1)略 (2) 4 [解析] (1)B.记录钩码个数(或细线拉力),橡皮筋与细线结点的位置 O,

细线的方向(说明:能反映细线方向的其他记录也可以)C.应使橡皮筋与细线结点的位置与步 骤 B 中结点位置重合,并记录钩码个数和对应的细线方向.(2)对结点进行受力分析,设每 cosα 个钩码的质量均为 m,由平衡条件可知,水平方向满足:4 mgcosα =3 mgcosβ ,所以 cosβ 3 = . 4

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