k(y?y0)?mg?ma
则加速度为:
a?k(y?y0)?g m所以,a与y的关系图线斜率是恒定的.故D选项正确,C选项错误.
20.如图所示,宽为L的竖直障碍物上开有间距d=0.6m的矩形孔,其下沿离地h=1.2m,离地高H=2m的质点与障碍物相距x,在障碍物以v0=4m/s的速度匀速向左运动的同时,质点自由下落,忽略空气阻力,g=10m/s2。则以下正确的是( )
A.L=1m,x=1m时小球可以穿过矩形孔 B.L=0.8m,x=0.8m时小球可以穿过矩形孔 C.L=0.6m,x=1m时小球可以穿过矩形孔 D.L=1m,x=1.2m时小球可以穿过矩形孔 【答案】BC 【解析】 【详解】
A.小球做自由落体运动到矩形孔的上沿的时间为:
t1?2?H?h?d?2??2?1.2?0.6???0.2s
g102?H?h?2??2?1.2???0.4s g10Δt?t2?t1?0.2s
小球做自由落体运动到矩形孔下沿的时间为:
t2?则小球通过矩形孔的时间为:
根据等时性知,L的最大值为:
Lm?v0?t?4?0.2m?0.8m
A错误;
B.若L=0.8m,x的最小值为:
xmin?v0t1?4?0.2?0.8m
x的最大值为:
xmax?v0t2?L?4?0.4?0.8?0.8m
x的取值范围是
x=0.8m
故B正确;
CD.若L=0.6m,x的最小值为:
xmin?v0t1?4?0.2?0.8m
x的最大值为:
xmax?v0t2?L?4?0.4?0.6?1m
所以
0.8m≤x≤1m
故C正确D错误。 故选:BC。
三、第三章 相互作用——力易错题培优(难)
21.如图,一固定的粗糙水平横杆上套有a、b两个轻环,系在两环上的两根等长细绳拴住一重物处于静止状态,现将两环距离适当变小后重物仍处于静止状态,则( )
A.两绳对重物的合力变大 C.杆对a环的支持力变大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.细绳对重物的拉力变小 D.b环对杆的摩擦力变大
A.根据平衡条件可知,两绳对重物的合力大小始终等于物体的重力大小,所以合力不变,A错误;
B.对重物受力分析,如图所示
根据平衡条件,分析可得
FA?FB?mg2cos?
2当两环间距离变小后,?变小,则拉力FA、FB均变小,B正确;
C.以两个轻环和钩码组成的系统为研究对象,设系统总质量为M,横梁对铁环的支持力FN,分析如下图所示
根据平衡条件可得
2FN?Mg
1Mg,可见水平横梁对环的支持力FN不变,C错误; 2D.以b侧环为研究对象,受力分析如下图
即FN?
根据平衡条件可得
Ff?FN tan??增大时,Ff变小,根据牛顿第三定律可知,b环对杆的摩擦力也变大,D错误。
故选B。
22.如图所示,物块A放在直角三角形斜面体B上面,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止。现用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未动,则施力F后,下列说法正确的是( )
A.A、B之间的摩擦力一定变大 C.B与墙面间的弹力可能不变 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
B.B与墙之间可能没有摩擦力 D.B与墙面间的弹力变大
A.对A物体,开始受重力、B对A的支持力和静摩擦力平衡,当施加F后,仍然处于静止,开始A所受的静摩擦力大小为mAgsin?,若F?2mAgsin?,则A、B之间的静摩擦力大小还是等于mAgsin?,所以A、B之间的摩擦力可能不变,故A错误; B.对整体分析,因为AB不动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,开始弹簧的弹力等于A、B的总重力,施加F后,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡知,则B与墙之间一定有摩擦力,摩擦力大小等于力F在竖直方向的分力,方向竖直向下,故B错误; CD.以整体为研究对象,开始时B与墙面的弹力为零,施加力F后,B与墙面的弹力变为Fcosα,弹力增大,故C错误,D正确。 故选D。
23.如图所示,物块正在沿粗糙的斜面匀速下滑,斜面保持静止状态。在下列几种情况中,物块仍沿斜面下滑,则关于地面对斜面体的摩擦力正确说法是( )
A.若对物块施加竖直向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左 B.若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向左 C.若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力水平向右 D.若对物块施加沿斜面向下的外力,地面对斜面体没有摩擦力 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
物块沿粗糙的斜面匀速下滑,物块处于平衡状态,斜面体对物块的力竖直向上与重力平
衡,物块对斜面体的力竖直向下,地面对斜面体没有摩擦力。
A.若对物块施加竖直向下的外力,相当于物块的重力增加了,物块仍做匀速运动,地面对斜面体的摩擦力仍为零,A错误;
CD.若对物块施加沿斜面向下的外力,此时,物块对斜面体的摩擦力与匀速下滑时相等,物块对斜面体的压力与匀速时相等,因此斜面受力没变,地面对斜面体的摩擦力仍为零,C错误,D正确;
B.若对物块施加垂直于斜面向下的外力,把该外力分解为竖直向下的和沿斜面向上的两个分力(两个分力不再相互垂直),两个分力单独作用时,竖直向下的外力不会造成地面对斜面体有摩擦,沿斜面向上的分力只能使物块减速运动,物块对斜面体的压力和摩擦力不变,也不会造成地面对斜面体产生摩擦力,两个分力同时作用时,地面对斜面体的摩擦力仍为零,即若对物块施加垂直于斜面向下的外力,地面对斜面体的摩擦力仍为零,B错误。 故选D。
24.如图所示,在水平放置的木棒上的M、N两点,系着一根不可伸长的柔软轻绳,绳上套有一光滑小金属环。现将木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度,则关于轻绳对M、N两点的拉力F1、F2的变化情况,下列判断正确的是
A.F1和F2都变大 C.F1和F2都变小 【答案】C 【解析】 【详解】
由于是一根不可伸长的柔软轻绳,所以绳子的拉力相等。
木棒绕其左端逆时针缓慢转动一个小角度后,绳子之间的夹角变小,合力等于重力不变,所以绳子上的拉力变小。 选项C正确,A、B、D错误。
B.F1变大,F2变小 D.F1变小,F2变大
25.如图所示,光滑的圆环固定在竖直平面内,圆心为O,三个完全相同的小圆环a、b、c穿在大环上,小环c上穿过一根轻质细绳,绳子的两端分别固定着小环a、b,通过不断调整三个小环的位置,最终三个小环恰好处于平衡位置,平衡时绳子ac、bc段夹角为120°,已知小环的质量为m,重力加速度为g,轻绳与c的摩擦不计。则( )