(2010年高考山东卷)如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面上,m2在空中),力F与水平方向成θ角.则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是( )
图4-11
A.N=m1g+m2g-Fsinθ
B.N=m1g+m2g-Fcosθ
C.f=Fcosθ
D.f=Fsinθ
【解析】:选AC.将m1、m2、弹簧看成整体,受力分析如图所示
根据平衡条件得:
f=Fcosθ
N+Fsinθ=(m1+m2)g
N=(m1+m2)g-Fsinθ
故选项A、C正确.
.在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的小木块,m1>m2,如图4-10所示.已知三角形木块和两个小木块都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块( )
图4-10
A.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右
B.有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左
C.有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因为m1、m2、θ1、θ2的数值并未给出
D.以上结论都不对
【解析】:选D.把小木块m1、m2和三角形木块当做一个整体,对其受力分析可知,仅受重力(m1+m2+m)g和地面支持力N,且N=(m1+m2+m)g,粗糙水平面对三角形木块无摩擦力作用,故D对.
.如图所示,用绳OA、OB和OC吊着重物P处于静止状态,其中绳OA水平,绳OB与水平方向成θ角.现用水平向右的力F缓慢地将重物P拉起,用FA和FB分别表示绳OA和绳OB的张力,则( )
图4-9
A.FA、FB、F均增大
B.FA增大,FB不变,F增大
C.FA不变,FB减小,F增大
D.FA增大,FB减小,F减小
【解析】:选B.把OA、OB和OC三根绳和重物P看成一个整体,整体受到重力mg,A点的拉力FA,方向沿着OA绳水平向左,B点的拉力FB,方向沿着OB绳斜向右上方,水平向右的拉力F而处于平衡状态,有:FA=F+FBcosθ,FBsinθ=mg,因为θ不变,所以FB不变.再以O点进行研究,O点受到OA绳的拉力,方向不变,沿着OA绳水平向左,OB绳的拉力,大小和方向都不变,OC绳的拉力,大小和方向都可以变化,O点处于平衡状态,因此这三个力构成一个封闭的矢量三角形(如图),刚开始FC由竖直方向逆时针旋转到图中的虚线位置,因此FA和FC同时增大,又FA=F+FBcosθ,FB不变,所以F增大,所以B正确.
.如图所示,a、b是两个位于固定斜面上的完全相同的正方形物块,它们在水平方向的外力F的作用下处于静止状态.已知a、b与斜面的接触面都是光滑的,则下列说法正确的是( )
图4-8
A.物块a所受的合外力大于物块b所受的合外力
B.物块a对斜面的压力大于物块b对斜面的压力
C.物块a、b间的相互作用力等于F
D.物块a对斜面的压力等于物块b对斜面的压力
【解析】:选B.因为a、b两个物体都处于静止状态,所以它们的合外力都等于零,A错误;b物体对斜面的压力大小等于其重力在垂直于斜面方向的分力,但a物体还受到水平推力F的作用,其在垂直于斜面的方向有分力,故物块a对斜面的压力大于物块b对斜面的压力,B正确、D错误;物块a、b间的相互作用力等于mgsinθ,C错误.
如图所示,质量m1=10 kg和m2=30 kg的两物体,叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上,一处于水平位置的轻弹簧,劲度系数为k=250 N/m,一端固定于墙壁,另一端与质量为m1的物体相连,弹簧处于自然状态,现用一水平推力F作用于质量为m2的物体上,使它缓慢地向墙壁一侧移动,当移动0.40 m时,两物体间开始相对滑动,这时水平推力F的大小为( )
图4-7
A.100 N B.300 N
C.200 N D.250 N
【解析】:选B.两物体最初一起向左移动压缩弹簧,水平推力F必须大于地面作用于m2的滑动摩擦力f地=μ(m1+m2)g=200 N,共同移动0.40 m后两物体之间发生相对滑动,这时弹簧中的弹力F弹=kx=100 N恰等于m1与m2之间的静摩擦力大小.B正确.
一只蚂蚁从半球形小碗内的最低点沿碗壁向上缓慢爬行,在其滑落之前的爬行过程中受力情况是( )
A.弹力逐渐增大
B.摩擦力逐渐增大
C.摩擦力逐渐减小
D.碗对蚂蚁的作用力逐渐增大
【解析】:选B.在蚂蚁缓慢爬行的过程中,始终处于平衡状态,分析蚂蚁的受力情况:重力、支持力和摩擦力.向上爬行的过程可等效为一个倾角逐渐增大的斜面模型,根据平衡条件可知弹力逐渐减小,摩擦力逐渐增大.B正确.