1 [2024 上海松江区期末,中]如图所示,女孩用大小为F的力竖直向上提书包,书包静止不动,且书包未离开地面。若书包的重力为G,此时书包的重力G和力F的合力大小为 (

A.0
B.$G-F$
C.F
D.$G+F$
B
)A.0
B.$G-F$
C.F
D.$G+F$
答案
1. B 【解析】书包没有被提起,处于静止状态,受力平衡,对书包受力分析,它受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力,拉力与支持力的合力与重力大小相等,即$G=F+F_{支}$,则$G-F>0$。故选B。
知识归纳
在同一直线上、同方向二力的合力大小等于二力大小之和,方向与二力的方向相同;同一直线上、反方向二力的合力大小等于二力大小之差的绝对值,方向与二力中较大力的方向一致。
关键点拨
静止状态和匀速直线运动状态都是平衡状态,此时物体受到的合力为零。
知识归纳
在同一直线上、同方向二力的合力大小等于二力大小之和,方向与二力的方向相同;同一直线上、反方向二力的合力大小等于二力大小之差的绝对值,方向与二力中较大力的方向一致。
关键点拨
静止状态和匀速直线运动状态都是平衡状态,此时物体受到的合力为零。
解析
【分析】
我们可以按步骤梳理解题思路:首先确定研究对象书包的运动状态,它静止不动属于平衡状态,所有受力的总合力为0;接着对书包做完整的受力分析,不要漏掉地面对书包的支持力,可知书包一共受三个力:竖直向下的重力G、竖直向上的提力F、地面竖直向上的支持力;最后注意题目要求的是重力G和拉力F这两个指定力的合力,不是书包所有力的总合力,这两个力方向相反、作用在同一直线上,按照同一直线反方向二力的合成规则计算,也可以结合三力平衡的条件推导得到结果。
【解析】
1. 确定运动状态:书包静止,处于平衡状态,书包受到的所有外力的总合力为0。
2. 受力分析:书包未离开地面,共受到3个力:竖直向下的重力G,女孩竖直向上的拉力F,地面对书包竖直向上的支持力$F_支$。
3. 根据平衡条件,向上的力之和等于向下的力,可得:$F + F_支 = G$,变形得$F_支 = G - F$。
4. 计算G和F的合力:重力G方向竖直向下,拉力F方向竖直向上,两个力作用在同一直线上、方向相反,根据同一直线反方向二力的合成规则,合力大小为二力大小之差的绝对值,即$|G-F|$,由于书包未离开地面,重力G大于拉力F,因此二者合力大小为$G-F$,该合力与地面的支持力大小相等、方向相反。
因此选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
同一直线二力合成,平衡状态受力特点
【点评】
本题的易错点是很多同学看到书包静止、总合力为0,就误选A选项,忽略了题目仅要求计算重力G和拉力F这两个指定力的合力,并非书包所有受力的总合力,解题时要仔细审题,区分指定二力的合力和物体总合力的差异,熟练掌握同一直线反向二力的合成规则即可顺利解题。
【难度系数】
0.5
我们可以按步骤梳理解题思路:首先确定研究对象书包的运动状态,它静止不动属于平衡状态,所有受力的总合力为0;接着对书包做完整的受力分析,不要漏掉地面对书包的支持力,可知书包一共受三个力:竖直向下的重力G、竖直向上的提力F、地面竖直向上的支持力;最后注意题目要求的是重力G和拉力F这两个指定力的合力,不是书包所有力的总合力,这两个力方向相反、作用在同一直线上,按照同一直线反方向二力的合成规则计算,也可以结合三力平衡的条件推导得到结果。
【解析】
1. 确定运动状态:书包静止,处于平衡状态,书包受到的所有外力的总合力为0。
2. 受力分析:书包未离开地面,共受到3个力:竖直向下的重力G,女孩竖直向上的拉力F,地面对书包竖直向上的支持力$F_支$。
3. 根据平衡条件,向上的力之和等于向下的力,可得:$F + F_支 = G$,变形得$F_支 = G - F$。
4. 计算G和F的合力:重力G方向竖直向下,拉力F方向竖直向上,两个力作用在同一直线上、方向相反,根据同一直线反方向二力的合成规则,合力大小为二力大小之差的绝对值,即$|G-F|$,由于书包未离开地面,重力G大于拉力F,因此二者合力大小为$G-F$,该合力与地面的支持力大小相等、方向相反。
因此选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
同一直线二力合成,平衡状态受力特点
【点评】
本题的易错点是很多同学看到书包静止、总合力为0,就误选A选项,忽略了题目仅要求计算重力G和拉力F这两个指定力的合力,并非书包所有受力的总合力,解题时要仔细审题,区分指定二力的合力和物体总合力的差异,熟练掌握同一直线反向二力的合成规则即可顺利解题。
【难度系数】
0.5
2 [2024 四川成都期中,中]小丽用大小为10 N的水平力向前推购物车,使购物车在平直的路面上匀速前进,突然发现购物车前方出现情况,她马上改用20 N的水平力向后拉,车在减速过程中,受到的合力大小为 (

A.10 N
B.20 N
C.30 N
D.10 N或30 N
C
)A.10 N
B.20 N
C.30 N
D.10 N或30 N
答案
2. C 【解析】当小丽推车时,车做匀速直线运动,所以车水平方向受到的摩擦力与推力是一对平衡力,则有$f=F_{推}=10N$;当小丽改用20 N的水平力向后拉车时,车仍然向前运动,故车所受摩擦力向后,向后拉车时,车对水平路面的压力、接触面的粗糙程度不变,则车所受摩擦力的大小不变,此时摩擦力与拉力方向相同,故车受到的合力$F_{合}=F_{拉}+f=$$20N+10N=30N$。故选C。
解析
【分析】
我们可以分三步梳理解题思路:第一步,先从匀速运动的状态入手,利用二力平衡的条件求出滑动摩擦力的大小和方向,匀速直线运动的物体水平方向受力平衡,推力和摩擦力大小相等、方向相反。第二步,分析减速阶段的受力:向后拉车时购物车还在向前运动,滑动摩擦力的大小只和压力、接触面粗糙程度有关,这两个条件都没变化,所以摩擦力大小不变;同时摩擦力的方向和物体相对运动方向相反,车仍然向前运动,所以摩擦力方向还是向后,和向后的拉力方向相同。第三步,用同一直线同方向二力的合成规则计算合力即可,解题时要注意不要误以为减速时摩擦力方向会变成向前,这是本题最常见的易错点。
【解析】
1. 匀速推车阶段受力分析:
购物车在10N水平向前的推力作用下匀速直线前进,水平方向受力平衡,向前的推力与向后的滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力大小$f=F_{推}=10\ \mathrm{N}$,方向水平向后。
2. 减速拉车阶段受力分析:
当改用20N水平向后的力拉车时,购物车仍保持向前的运动状态,此时车对水平路面的压力等于车的重力、接触面粗糙程度均未发生改变,因此滑动摩擦力的大小保持10N不变;由于车相对地面向前运动,滑动摩擦力阻碍相对运动,方向仍然为水平向后。
3. 计算合力:
此时向后的拉力20N和向后的摩擦力10N方向相同,根据同一直线上同方向二力的合成规则,合力大小等于两个力的大小之和:
$F_{合}=F_{拉}+f=20\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=30\ \mathrm{N}$。
因此答案选C。
【答案】C
【知识点】二力平衡条件,滑动摩擦力影响因素,同一直线二力合成
【点评】本题属于力学受力分析的中等题型,核心易错点是学生容易错误认为向后拉车时摩擦力方向变为向前,忽略了减速过程中购物车尚未停止,相对地面的运动方向仍然向前,滑动摩擦力方向始终与相对运动方向相反,解题时要先明确物体的运动状态,再逐一判断各个力的大小和方向,最后再计算合力。
【难度系数】0.6
我们可以分三步梳理解题思路:第一步,先从匀速运动的状态入手,利用二力平衡的条件求出滑动摩擦力的大小和方向,匀速直线运动的物体水平方向受力平衡,推力和摩擦力大小相等、方向相反。第二步,分析减速阶段的受力:向后拉车时购物车还在向前运动,滑动摩擦力的大小只和压力、接触面粗糙程度有关,这两个条件都没变化,所以摩擦力大小不变;同时摩擦力的方向和物体相对运动方向相反,车仍然向前运动,所以摩擦力方向还是向后,和向后的拉力方向相同。第三步,用同一直线同方向二力的合成规则计算合力即可,解题时要注意不要误以为减速时摩擦力方向会变成向前,这是本题最常见的易错点。
【解析】
1. 匀速推车阶段受力分析:
购物车在10N水平向前的推力作用下匀速直线前进,水平方向受力平衡,向前的推力与向后的滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力大小$f=F_{推}=10\ \mathrm{N}$,方向水平向后。
2. 减速拉车阶段受力分析:
当改用20N水平向后的力拉车时,购物车仍保持向前的运动状态,此时车对水平路面的压力等于车的重力、接触面粗糙程度均未发生改变,因此滑动摩擦力的大小保持10N不变;由于车相对地面向前运动,滑动摩擦力阻碍相对运动,方向仍然为水平向后。
3. 计算合力:
此时向后的拉力20N和向后的摩擦力10N方向相同,根据同一直线上同方向二力的合成规则,合力大小等于两个力的大小之和:
$F_{合}=F_{拉}+f=20\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}=30\ \mathrm{N}$。
因此答案选C。
【答案】C
【知识点】二力平衡条件,滑动摩擦力影响因素,同一直线二力合成
【点评】本题属于力学受力分析的中等题型,核心易错点是学生容易错误认为向后拉车时摩擦力方向变为向前,忽略了减速过程中购物车尚未停止,相对地面的运动方向仍然向前,滑动摩擦力方向始终与相对运动方向相反,解题时要先明确物体的运动状态,再逐一判断各个力的大小和方向,最后再计算合力。
【难度系数】0.6
3 水平方向的运动 [2025 广东佛山期中,中]如图甲所示,放在水平桌面上的物体受到水平向右的拉力F的作用,F的大小随时间t的变化关系如图乙所示,物体的速度随时间t的变化关系如图丙所示,则 (

A.$t=1\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为1 N
B.$t=3\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为8 N
C.$t=5\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为4 N
D.$t=7\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为6 N
D
)A.$t=1\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为1 N
B.$t=3\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为8 N
C.$t=5\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为4 N
D.$t=7\ \mathrm{s}$时,物体受到的摩擦力为6 N
答案
3. D 【解析】由$v-t$图像可知,0~2 s内物体处于静止状态,受力平衡,由$F-t$图像可知,0~2 s内物体受到的拉力为2 N,由二力平衡知识可知,物体受到的摩擦力为2 N,故A错误;由图丙可知,在4~6 s内,物体做匀速直线运动,此时物体受到的拉力和滑动摩擦力平衡,由$F-t$图像知,此时拉力为6 N,所以此时物体所受滑动摩擦力等于6 N;由图丙知,2~4 s和6~8 s内物体分别做加速直线运动和减速直线运动,由于物体对水平桌面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以此时物体受到的滑动摩擦力不变,也为6 N,故B、C错误,D正确。故选D。
解析
【分析】
我们解题时要先结合两个图像分步分析:第一步先从丙图的v-t图像判断不同时间段物体的运动状态:0~2s物体速度为0处于静止,2~4s物体加速运动,4~6s物体匀速直线运动,6~8s物体减速运动;第二步对应乙图的F-t图像读取各阶段拉力,优先利用匀速运动阶段二力平衡的特点,求出滑动摩擦力的大小,再根据滑动摩擦力只和压力、接触面粗糙程度有关的规律,确定所有发生相对滑动阶段的摩擦力大小,最后逐一验证选项即可。
【解析】
1. 分析0~2s阶段:由丙图可知0~2s物体速度始终为0,处于静止状态,水平方向二力平衡,静摩擦力大小等于拉力。由乙图得该阶段拉力为2N,因此t=1s时物体受到的静摩擦力为2N,A选项错误。
2. 分析4~6s匀速阶段:丙图显示4~6s物体速度保持不变,做匀速直线运动,水平方向拉力和滑动摩擦力二力平衡,大小相等。由乙图得该阶段拉力为6N,因此物体受到的滑动摩擦力f=6N。
3. 分析滑动摩擦力的特性:只要物体和桌面发生相对滑动,物体对桌面的压力、接触面粗糙程度都不变,滑动摩擦力大小就始终为6N,和物体的运动速度、瞬时拉力无关:
t=3s属于2~4s加速阶段,滑动摩擦力为6N,B选项错误;
t=5s属于4~6s匀速阶段,滑动摩擦力为6N,C选项错误;
t=7s属于6~8s减速阶段,滑动摩擦力为6N,D选项正确。
【答案】D
【知识点】二力平衡,滑动摩擦力,运动状态判断
【点评】本题是力与运动的图像综合题,易错点是很多同学会错误认为加速、减速阶段的摩擦力等于对应时刻的拉力,解题核心是先锁定匀速直线运动的阶段求出滑动摩擦力,再利用滑动摩擦力的影响因素判断所有滑动场景的摩擦力大小,就能快速排除错误选项。
【难度系数】0.6
我们解题时要先结合两个图像分步分析:第一步先从丙图的v-t图像判断不同时间段物体的运动状态:0~2s物体速度为0处于静止,2~4s物体加速运动,4~6s物体匀速直线运动,6~8s物体减速运动;第二步对应乙图的F-t图像读取各阶段拉力,优先利用匀速运动阶段二力平衡的特点,求出滑动摩擦力的大小,再根据滑动摩擦力只和压力、接触面粗糙程度有关的规律,确定所有发生相对滑动阶段的摩擦力大小,最后逐一验证选项即可。
【解析】
1. 分析0~2s阶段:由丙图可知0~2s物体速度始终为0,处于静止状态,水平方向二力平衡,静摩擦力大小等于拉力。由乙图得该阶段拉力为2N,因此t=1s时物体受到的静摩擦力为2N,A选项错误。
2. 分析4~6s匀速阶段:丙图显示4~6s物体速度保持不变,做匀速直线运动,水平方向拉力和滑动摩擦力二力平衡,大小相等。由乙图得该阶段拉力为6N,因此物体受到的滑动摩擦力f=6N。
3. 分析滑动摩擦力的特性:只要物体和桌面发生相对滑动,物体对桌面的压力、接触面粗糙程度都不变,滑动摩擦力大小就始终为6N,和物体的运动速度、瞬时拉力无关:
t=3s属于2~4s加速阶段,滑动摩擦力为6N,B选项错误;
t=5s属于4~6s匀速阶段,滑动摩擦力为6N,C选项错误;
t=7s属于6~8s减速阶段,滑动摩擦力为6N,D选项正确。
【答案】D
【知识点】二力平衡,滑动摩擦力,运动状态判断
【点评】本题是力与运动的图像综合题,易错点是很多同学会错误认为加速、减速阶段的摩擦力等于对应时刻的拉力,解题核心是先锁定匀速直线运动的阶段求出滑动摩擦力,再利用滑动摩擦力的影响因素判断所有滑动场景的摩擦力大小,就能快速排除错误选项。
【难度系数】0.6
4 竖直方向的运动 [2025 江苏南京期中,中]如图甲所示,电梯底部有物体M,其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力F随时间t变化的图像如图乙所示。$0∼ t_{1}$内,电梯和M都处于静止状态,弹簧处于伸长状态,$t_{1}$时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。$0∼ t_{4}$内,以下分析正确的是 (

A.$t_{1}∼ t_{4}$内,弹簧弹力大小不变
B.$t_{1}∼ t_{2}$内,电梯可能向上运动
C.$t_{2}∼ t_{3}$内,M受力不平衡
D.$t_{3}∼ t_{4}$内,M可能向下做匀速直线运动
A
)A.$t_{1}∼ t_{4}$内,弹簧弹力大小不变
B.$t_{1}∼ t_{2}$内,电梯可能向上运动
C.$t_{2}∼ t_{3}$内,M受力不平衡
D.$t_{3}∼ t_{4}$内,M可能向下做匀速直线运动
答案
4. A 【解析】由于M对电梯底部一直有压力作用,所以M一直接触电梯,则弹簧的长度始终不变,即弹簧的形变程度不变,所以弹簧的弹力大小保持不变,故A正确。$0∼ t_{1}$内,电梯静止,物体也静止,物体受力平衡,物体受到重力G、电梯底部的支持力$F'$和弹簧的拉力T;物体对电梯底部的压力与电梯底部对物体M的支持力是相互作用力,大小相等,则有:$G=$$F'+T=F_{2}+T$;$t_{1}∼ t_{2}$内,物体对电梯底部的压力变为小于$F_{2}$的$F_{1}$,弹簧弹力和物体的重力不变,则此时$G>F_{1}+T$,则物体受力不平衡,物体由静止变为运动,运动方向与较大的力的方向相同,即电梯向下加速运动,故B错误。$t_{2}∼ t_{3}$内,物体对电梯底部的压力恢复到静止时的大小,说明物体受力平衡,物体受到的重力G、电梯底部的支持力$F'$和弹簧的拉力T三力平衡,故C错误。$t_{3}∼ t_{4}$内,物体对电梯底部的压力$F_{3}$大于$F_{2}$,此时$G<F_{3}+T$,物体受力不平衡,不可能做匀速直线运动,故D错误。故选A。
解析
【分析】
解题时首先抓住核心前提:0~t₁内电梯静止,弹簧处于伸长状态,且M始终对电梯底部有压力,说明M始终未离开电梯底面,弹簧长度不变,弹力大小恒定。接下来对M进行受力分析:静止时M受向下的重力、向上的弹簧拉力、电梯底部的支持力,三力平衡。之后逐个时间段对比支持力的变化,推导合力方向,再对应判断各选项描述的运动状态是否符合逻辑即可。
【解析】
1. 分析选项A:由于M对电梯底部始终存在压力,说明M一直和电梯底部接触,弹簧的长度没有发生变化,弹簧的形变程度保持不变,根据胡克定律,弹簧的弹力大小始终不变,因此A正确。
2. 分析选项B:0~t₁内电梯静止,M受力平衡,向下的重力G、向上的弹簧弹力T、电梯对M的支持力F₂满足关系:$G=F_2+T$。t₁~t₂内M对电梯底部的压力为$F_1<F_2$,即电梯对M的支持力为$F_1$,此时向下的重力G大于向上的$F_1+T$,合力方向向下,加速度向下。由于t₁时刻电梯从静止开始运动,因此电梯只能向下加速,不可能向上运动,B错误。
3. 分析选项C:t₂~t₃内M对电梯底部的压力恢复为$F_2$,即电梯对M的支持力为$F_2$,此时$G=F_2+T$,M所受合力为0,受力平衡,C错误。
4. 分析选项D:t₃~t₄内M对电梯底部的压力为$F_3>F_2$,即电梯对M的支持力为$F_3$,此时向上的$F_3+T>G$,合力方向向上,M受力不平衡,不可能做匀速直线运动,D错误。
综上,答案选A。
【答案】A
【知识点】弹簧弹力特性、三力平衡、超重失重
【点评】本题结合电梯竖直运动的场景,综合考察受力分析与运动状态的对应关系,易错点是容易忽略弹簧形变量不变的隐含条件,以及混淆加速度方向和实际运动方向的区别,解题时先明确初始静止状态的受力平衡关系,再通过压力变化推导合力方向,就能准确判断各选项正误。
【难度系数】0.6
解题时首先抓住核心前提:0~t₁内电梯静止,弹簧处于伸长状态,且M始终对电梯底部有压力,说明M始终未离开电梯底面,弹簧长度不变,弹力大小恒定。接下来对M进行受力分析:静止时M受向下的重力、向上的弹簧拉力、电梯底部的支持力,三力平衡。之后逐个时间段对比支持力的变化,推导合力方向,再对应判断各选项描述的运动状态是否符合逻辑即可。
【解析】
1. 分析选项A:由于M对电梯底部始终存在压力,说明M一直和电梯底部接触,弹簧的长度没有发生变化,弹簧的形变程度保持不变,根据胡克定律,弹簧的弹力大小始终不变,因此A正确。
2. 分析选项B:0~t₁内电梯静止,M受力平衡,向下的重力G、向上的弹簧弹力T、电梯对M的支持力F₂满足关系:$G=F_2+T$。t₁~t₂内M对电梯底部的压力为$F_1<F_2$,即电梯对M的支持力为$F_1$,此时向下的重力G大于向上的$F_1+T$,合力方向向下,加速度向下。由于t₁时刻电梯从静止开始运动,因此电梯只能向下加速,不可能向上运动,B错误。
3. 分析选项C:t₂~t₃内M对电梯底部的压力恢复为$F_2$,即电梯对M的支持力为$F_2$,此时$G=F_2+T$,M所受合力为0,受力平衡,C错误。
4. 分析选项D:t₃~t₄内M对电梯底部的压力为$F_3>F_2$,即电梯对M的支持力为$F_3$,此时向上的$F_3+T>G$,合力方向向上,M受力不平衡,不可能做匀速直线运动,D错误。
综上,答案选A。
【答案】A
【知识点】弹簧弹力特性、三力平衡、超重失重
【点评】本题结合电梯竖直运动的场景,综合考察受力分析与运动状态的对应关系,易错点是容易忽略弹簧形变量不变的隐含条件,以及混淆加速度方向和实际运动方向的区别,解题时先明确初始静止状态的受力平衡关系,再通过压力变化推导合力方向,就能准确判断各选项正误。
【难度系数】0.6
5 核心素养物理观念 [2025 重庆期中,中]小明和小忠想把一条弹性绳拉开,他们分别按图甲和图乙的方式使弹性绳两端的拉环分别套在相隔一段距离的两根柱子上。关于这两种情况,下列说法正确的是 (

A.图甲中每个人所用的力比图乙中每个人所用的力要小
B.图乙中每个人所用的力比图甲中每个人所用的力要小
C.图甲中每个人所用的力与图乙中每个人所用的力相同
D.条件不足,无法比较
B
)A.图甲中每个人所用的力比图乙中每个人所用的力要小
B.图乙中每个人所用的力比图甲中每个人所用的力要小
C.图甲中每个人所用的力与图乙中每个人所用的力相同
D.条件不足,无法比较
答案
5. B 【解析】两个人沿相反方向拉弹性绳和将弹性绳一端固定,两个人同向拉弹性绳,力的作用效果一样,则弹性绳在两种情况下承受的拉力相同。因为两个人反向拉时,可以将绳一端的人看作固定在柱子上,根据力的作用是相互的,人拉弹性绳的力和弹性绳拉人的力等大,所以图甲中弹性绳对二人的拉力大小相等,且图甲中弹性绳对每个人的拉力等于图乙中弹性绳对二人的拉力之和;所以乙图中每个人的拉力均比甲图中每个人的拉力要小,所以B选项正确。
解析
【分析】
我们可以按照等效替代的思路逐步推导:首先观察两个图,发现两种场景下弹性绳被拉开后的长度都是$l_0$,说明弹性绳的伸长量完全一致,因此弹性绳自身产生的弹力大小是固定的。接下来分别分析两种情况的受力:首先看甲图,两人反向拉弹性绳,我们可以把其中任意一个人等效为固定的柱子,根据力的作用是相互的,此时每个人拉弹性绳的力就等于弹性绳的弹力。再看乙图,两人在同一端同向拉弹性绳,弹性绳另一端固定在柱子上,弹性绳的弹力和甲图相等,这个弹力是两个人的拉力共同叠加得到的,自然每个人的拉力就比甲图里单人的拉力小,这样就能得到结论。
【解析】
1. 由题图可知,两种操作下弹性绳被拉伸后的长度均为$l_0$,说明弹性绳的伸长量完全相同,根据弹性绳弹力随伸长量增大而增大的规律,两种情况下弹性绳产生的弹力大小相等,设该弹力大小为$F$。
2. 对图甲分析:两名同学在弹性绳两端反向拉,弹性绳处于平衡状态。根据力的作用是相互的,任意一名同学对弹性绳的拉力大小,都等于弹性绳的弹力$F$,即图甲中每个人的拉力均为$F$。
3. 对图乙分析:两名同学在弹性绳同一端同向拉,弹性绳另一端固定在柱子上,弹性绳的弹力同样为$F$,该弹力由两名同学的拉力共同提供,即两名同学的拉力之和等于$F$,因此图乙中每个人的拉力都小于$F$。
4. 对比可得:图乙中每个人所用的力比图甲中每个人所用的力要小,选项B正确,ACD错误。
【答案】
B
【知识点】
力的相互作用;弹力的特点;二力平衡
【点评】
本题容易出现凭直觉判断的错误,很多同学会误以为两人同向拉的单人拉力更大,解题的核心是抓住“弹性绳伸长量相同则弹力相同”的特点,通过等效替代把反向拉的其中一人等效为固定的柱子,就能快速理清两种场景下的拉力关系,掌握等效思维对这类受力分析题的帮助很大。
【难度系数】
0.6
我们可以按照等效替代的思路逐步推导:首先观察两个图,发现两种场景下弹性绳被拉开后的长度都是$l_0$,说明弹性绳的伸长量完全一致,因此弹性绳自身产生的弹力大小是固定的。接下来分别分析两种情况的受力:首先看甲图,两人反向拉弹性绳,我们可以把其中任意一个人等效为固定的柱子,根据力的作用是相互的,此时每个人拉弹性绳的力就等于弹性绳的弹力。再看乙图,两人在同一端同向拉弹性绳,弹性绳另一端固定在柱子上,弹性绳的弹力和甲图相等,这个弹力是两个人的拉力共同叠加得到的,自然每个人的拉力就比甲图里单人的拉力小,这样就能得到结论。
【解析】
1. 由题图可知,两种操作下弹性绳被拉伸后的长度均为$l_0$,说明弹性绳的伸长量完全相同,根据弹性绳弹力随伸长量增大而增大的规律,两种情况下弹性绳产生的弹力大小相等,设该弹力大小为$F$。
2. 对图甲分析:两名同学在弹性绳两端反向拉,弹性绳处于平衡状态。根据力的作用是相互的,任意一名同学对弹性绳的拉力大小,都等于弹性绳的弹力$F$,即图甲中每个人的拉力均为$F$。
3. 对图乙分析:两名同学在弹性绳同一端同向拉,弹性绳另一端固定在柱子上,弹性绳的弹力同样为$F$,该弹力由两名同学的拉力共同提供,即两名同学的拉力之和等于$F$,因此图乙中每个人的拉力都小于$F$。
4. 对比可得:图乙中每个人所用的力比图甲中每个人所用的力要小,选项B正确,ACD错误。
【答案】
B
【知识点】
力的相互作用;弹力的特点;二力平衡
【点评】
本题容易出现凭直觉判断的错误,很多同学会误以为两人同向拉的单人拉力更大,解题的核心是抓住“弹性绳伸长量相同则弹力相同”的特点,通过等效替代把反向拉的其中一人等效为固定的柱子,就能快速理清两种场景下的拉力关系,掌握等效思维对这类受力分析题的帮助很大。
【难度系数】
0.6
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