10. 如图,篮球被竖直向上抛出,先上升后下落。篮球运动的速度越大,受到的空气阻力越大,但阻力始终小于篮球的重力,则篮球在整个运动过程中所受合力大小(
A.始终减小
B.始终增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
A
)。A.始终减小
B.始终增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
答案
10. A
解析
【分析】
要解决这道题,需分上升和下落两个阶段分析篮球的受力情况,结合“速度越大,空气阻力越大”“阻力始终小于重力”的条件,利用同一直线上二力合成的规律判断合力的变化:
1. 上升阶段:篮球向上运动,重力方向竖直向下,空气阻力阻碍运动,方向也竖直向下,合力为重力与阻力之和($F_{合}=G+f$)。上升过程中篮球速度逐渐减小,空气阻力$f$随之减小,因此合力$G+f$会逐渐减小。
2. 下落阶段:篮球向下运动,重力方向竖直向下,空气阻力阻碍运动,方向竖直向上,合力为重力与阻力之差($F_{合}=G-f$)。下落过程中篮球速度逐渐增大,空气阻力$f$随之增大,但阻力始终小于重力,因此$G-f$会随着$f$的增大而逐渐减小。
综上,整个运动过程中合力始终减小,对应选项A。
【解析】
分两个阶段分析篮球的合力变化:
1. 上升阶段:
篮球竖直向上运动时,受到竖直向下的重力$G$和竖直向下的空气阻力$f$(阻力阻碍相对运动),根据同一直线二力合成规律,合力大小为 $ F_{合1} = G + f $。
由于上升过程中篮球速度逐渐减小,且“速度越大,空气阻力越大”,因此阻力$f$逐渐减小,重力$G$不变,故 $ F_{合1} = G + f $ 逐渐减小。
2. 下落阶段:
篮球竖直向下运动时,受到竖直向下的重力$G$和竖直向上的空气阻力$f$(阻力阻碍相对运动),合力大小为 $ F_{合2} = G - f $(因阻力始终小于重力,合力方向向下)。
下落过程中篮球速度逐渐增大,阻力$f$逐渐增大,重力$G$不变,故 $ F_{合2} = G - f $ 随着$f$的增大而逐渐减小。
因此,篮球在整个运动过程中所受合力大小始终减小。
【答案】
A
【知识点】
1. 同一直线二力的合成;2. 空气阻力的影响
【点评】
本题考查同一直线上二力的合成与空气阻力对物体受力的影响,解题关键是分阶段明确阻力的方向,结合速度变化导致阻力变化的条件分析合力的变化,易出错点是混淆上升、下落阶段阻力的方向,从而错误判断合力的变化趋势。
【难度系数】
0.4
要解决这道题,需分上升和下落两个阶段分析篮球的受力情况,结合“速度越大,空气阻力越大”“阻力始终小于重力”的条件,利用同一直线上二力合成的规律判断合力的变化:
1. 上升阶段:篮球向上运动,重力方向竖直向下,空气阻力阻碍运动,方向也竖直向下,合力为重力与阻力之和($F_{合}=G+f$)。上升过程中篮球速度逐渐减小,空气阻力$f$随之减小,因此合力$G+f$会逐渐减小。
2. 下落阶段:篮球向下运动,重力方向竖直向下,空气阻力阻碍运动,方向竖直向上,合力为重力与阻力之差($F_{合}=G-f$)。下落过程中篮球速度逐渐增大,空气阻力$f$随之增大,但阻力始终小于重力,因此$G-f$会随着$f$的增大而逐渐减小。
综上,整个运动过程中合力始终减小,对应选项A。
【解析】
分两个阶段分析篮球的合力变化:
1. 上升阶段:
篮球竖直向上运动时,受到竖直向下的重力$G$和竖直向下的空气阻力$f$(阻力阻碍相对运动),根据同一直线二力合成规律,合力大小为 $ F_{合1} = G + f $。
由于上升过程中篮球速度逐渐减小,且“速度越大,空气阻力越大”,因此阻力$f$逐渐减小,重力$G$不变,故 $ F_{合1} = G + f $ 逐渐减小。
2. 下落阶段:
篮球竖直向下运动时,受到竖直向下的重力$G$和竖直向上的空气阻力$f$(阻力阻碍相对运动),合力大小为 $ F_{合2} = G - f $(因阻力始终小于重力,合力方向向下)。
下落过程中篮球速度逐渐增大,阻力$f$逐渐增大,重力$G$不变,故 $ F_{合2} = G - f $ 随着$f$的增大而逐渐减小。
因此,篮球在整个运动过程中所受合力大小始终减小。
【答案】
A
【知识点】
1. 同一直线二力的合成;2. 空气阻力的影响
【点评】
本题考查同一直线上二力的合成与空气阻力对物体受力的影响,解题关键是分阶段明确阻力的方向,结合速度变化导致阻力变化的条件分析合力的变化,易出错点是混淆上升、下落阶段阻力的方向,从而错误判断合力的变化趋势。
【难度系数】
0.4
11. 甲、乙、丙、丁四个木块的质量均为 $ 2 \, \mathrm{kg} $,分别置于相同的水平桌面上,并对木块施以两个方向相反的水平力。下图为四个木块的受力情形及其运动状态,则此时下列木块所受合力大小可能为 $ 1 \, \mathrm{N} $ 的是(

A.
B.
C.
D.
C
)。A.
B.
C.
D.
答案
11. C
解析
【分析】
解题思路:首先明确平衡状态(静止、匀速直线运动)的物体合力为0,非平衡状态的物体需结合摩擦力分析合力大小,判断是否可能为1N。
步骤如下:
1. 先判断各选项中木块的运动状态,平衡状态的物体合力直接为0,可直接排除;
2. 对非平衡状态的木块,分析水平方向的所有力(包括拉力和滑动摩擦力),计算合力的表达式,判断是否存在合理的摩擦力值使得合力为1N。
【解析】
逐个分析各选项:
选项A:甲木块静止,处于平衡状态,根据平衡状态的受力特点,合力大小为0,不可能为1N,不符合要求;
选项B:乙木块向右做匀速直线运动,处于平衡状态,合力大小为0,不可能为1N,不符合要求;
选项C:丙木块向左做加速直线运动,水平方向受到向左的3N拉力、向右的1N拉力,以及与运动方向相反(向右)的滑动摩擦力$f$。
合力表达式为:$F_{合}=3\,\mathrm{N}-1\,\mathrm{N}-f=2\,\mathrm{N}-f$。
若$F_{合}=1\,\mathrm{N}$,则$f=1\,\mathrm{N}$。由于滑动摩擦力大小由压力和接触面粗糙程度决定,木块对桌面的压力$F_{压}=mg=2\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg}=20\,\mathrm{N}$,接触面粗糙程度相同,滑动摩擦力可以为1N,因此合力可能为1N,符合要求;
选项D:丁木块向左运动,滑动摩擦力方向向右,水平方向受到向左的1N拉力、向右的3N拉力和向右的滑动摩擦力$f$。
合力表达式为:$F_{合}=3\,\mathrm{N}+f-1\,\mathrm{N}=2\,\mathrm{N}+f$。
由于滑动摩擦力$f>0$,因此$F_{合}>2\,\mathrm{N}$,不可能为1N,不符合要求。
【答案】
C
【知识点】
合力的计算、平衡状态受力特点、滑动摩擦力分析
【点评】
本题结合运动状态分析物体的受力与合力,需要准确判断摩擦力的方向,同时理解平衡状态与非平衡状态的合力特点,考查了受力分析的综合能力,对摩擦力的理解是解题关键。
【难度系数】
0.6
解题思路:首先明确平衡状态(静止、匀速直线运动)的物体合力为0,非平衡状态的物体需结合摩擦力分析合力大小,判断是否可能为1N。
步骤如下:
1. 先判断各选项中木块的运动状态,平衡状态的物体合力直接为0,可直接排除;
2. 对非平衡状态的木块,分析水平方向的所有力(包括拉力和滑动摩擦力),计算合力的表达式,判断是否存在合理的摩擦力值使得合力为1N。
【解析】
逐个分析各选项:
选项A:甲木块静止,处于平衡状态,根据平衡状态的受力特点,合力大小为0,不可能为1N,不符合要求;
选项B:乙木块向右做匀速直线运动,处于平衡状态,合力大小为0,不可能为1N,不符合要求;
选项C:丙木块向左做加速直线运动,水平方向受到向左的3N拉力、向右的1N拉力,以及与运动方向相反(向右)的滑动摩擦力$f$。
合力表达式为:$F_{合}=3\,\mathrm{N}-1\,\mathrm{N}-f=2\,\mathrm{N}-f$。
若$F_{合}=1\,\mathrm{N}$,则$f=1\,\mathrm{N}$。由于滑动摩擦力大小由压力和接触面粗糙程度决定,木块对桌面的压力$F_{压}=mg=2\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg}=20\,\mathrm{N}$,接触面粗糙程度相同,滑动摩擦力可以为1N,因此合力可能为1N,符合要求;
选项D:丁木块向左运动,滑动摩擦力方向向右,水平方向受到向左的1N拉力、向右的3N拉力和向右的滑动摩擦力$f$。
合力表达式为:$F_{合}=3\,\mathrm{N}+f-1\,\mathrm{N}=2\,\mathrm{N}+f$。
由于滑动摩擦力$f>0$,因此$F_{合}>2\,\mathrm{N}$,不可能为1N,不符合要求。
【答案】
C
【知识点】
合力的计算、平衡状态受力特点、滑动摩擦力分析
【点评】
本题结合运动状态分析物体的受力与合力,需要准确判断摩擦力的方向,同时理解平衡状态与非平衡状态的合力特点,考查了受力分析的综合能力,对摩擦力的理解是解题关键。
【难度系数】
0.6
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