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C
2
减速
3
D

10
20
0
静止
2
匀速直线
2
加速
1
水平向右
【分析】
要解决这道题,需先明确同一直线上两个力的合成规则:两力同向时,合力大小为两力之和,方向与分力同向;两力反向时,合力大小为两力大小之差的绝对值,方向与较大分力同向。再结合力与运动的关系、二力平衡条件逐个分析选项:
1. 对于A选项,若两力反向合成,合力可能小于其中较大的力,因此“合力一定大于其中一个力”不成立;
2. 对于B选项,若两力同向合成,合力会大于任意一个分力,因此“合力一定小于其中一个力”不成立;
3. 对于C选项,合力为零时,两力是平衡力,在同一直线上的平衡力必然大小相等、方向相反,该说法符合规律;
4. 对于D选项,合力不为零时,物体受非平衡力,非平衡力会改变物体运动状态,因此运动状态无法保持不变。
【解析】
我们根据同一直线二力合成规则、二力平衡条件及力与运动的关系对各选项逐一判断:
选项A:当两个力反向时,合力大小为两力大小之差,可能小于其中较大的分力(如F₁=5N、F₂=3N,反向合力F=2N<5N),故该选项错误。
选项B:当两个力同向时,合力大小为两力大小之和,合力大于任意一个分力(如F₁=3N、F₂=5N,同向合力F=8N>3N且8N>5N),故该选项错误。
选项C:合力为零时,两个力是一对平衡力,在同一直线上的平衡力满足大小相等、方向相反、作用在同一物体上,该选项说法正确。
选项D:合力不为零时,物体受非平衡力作用,根据力与运动的关系,非平衡力会改变物体的运动状态,因此物体运动状态无法保持不变,该选项错误。
【答案】
C
【知识点】
同一直线二力合成、二力平衡条件、力与运动的关系
【点评】
本题考查同一直线上二力合成的规律及力对运动状态的影响,属于基础概念题,要求学生准确理解二力合成的两种情况,以及平衡力、非平衡力与物体运动状态的关系,注重对基础知识的灵活应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析物体A静止时的受力:当物体B重2N时,物体A静止,处于平衡状态,水平方向受到绳子的拉力和静摩擦力,这两个力是一对平衡力,拉力大小等于物体B的重力,因此摩擦力大小等于拉力。
接着分析物体A匀速直线运动时的受力:当物体B重3N时,A向右匀速直线运动,此时水平方向的拉力(等于B的重力)与滑动摩擦力是平衡力,可求出滑动摩擦力大小。
最后分析托盘着地后A的运动状态:托盘着地后,A不再受拉力,由于惯性会继续向右运动,此时滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关,这两个因素不变,所以摩擦力大小不变,摩擦力方向与运动方向相反,因此A会做减速运动。
【解析】
1. 当物体B重为2N时,物体A保持静止:
物体A水平方向受到绳子的拉力 $ F_{\mathrm{拉1}} = G_{B1} = 2\,\mathrm{N} $,由于A静止,水平方向受力平衡,静摩擦力 $ f_1 = F_{\mathrm{拉1}} = 2\,\mathrm{N} $。
2. 当物体B重为3N时,物体A向右做匀速直线运动:
此时水平方向拉力 $ F_{\mathrm{拉2}} = G_{B2} = 3\,\mathrm{N} $,A匀速直线运动,水平方向受力平衡,滑动摩擦力 $ f_2 = F_{\mathrm{拉2}} = 3\,\mathrm{N} $。
3. 托盘着地后:
物体A由于惯性继续向右运动,此时不再受拉力,只受到向左的滑动摩擦力。因为物体A对桌面的压力和接触面的粗糙程度都不变,所以滑动摩擦力大小不变,仍为3N。摩擦力方向与运动方向相反,阻碍A的运动,因此物体A将做减速运动。
【答案】
2;减速;3
【知识点】
二力平衡条件;滑动摩擦力的影响因素;惯性
【点评】
本题综合考查了平衡状态的受力分析、滑动摩擦力的决定因素以及惯性的应用,需要准确区分静摩擦与滑动摩擦的特点,明确影响滑动摩擦力的两个关键因素(压力、接触面粗糙程度),理解力与运动状态的关系。
【难度系数】
0.6
【分析】
要判断物体是否受力平衡,首先需明确:当物体受力平衡时,物体处于静止状态或匀速直线运动状态。我们可以通过频闪摄影的特点(每0.1s拍摄一次,相邻小球的时间间隔相同),分析相邻小球的间距和运动方向,判断小球的运动状态:
1. 若小球做匀速直线运动,在相等时间内通过的路程相等,且运动方向不变;若静止,则所有小球在同一位置。
2. 逐个分析选项:
A选项小球间距越来越大,说明相同时间内通过的路程越来越长,小球做加速运动,不是平衡状态;
B选项小球间距越来越小,说明相同时间内路程变短,小球做减速运动,不是平衡状态;
C选项小球在竖直方向,间距不同,速度有变化,不是匀速运动,不是平衡状态;
D选项小球运动方向不变,相邻间距相等,说明相同时间内路程相等,是匀速直线运动,属于平衡状态,此时物体受力平衡。
【解析】
1. 明确受力平衡的物体运动状态:物体受力平衡时,处于静止状态或匀速直线运动状态。
2. 结合频闪摄影的时间间隔特点(每0.1s拍摄一次,相邻小球时间间隔相同),分析各选项:
A:相邻小球间距逐渐增大,相同时间内通过的路程逐渐变大,小球做加速直线运动,运动状态改变,受力不平衡;
B:相邻小球间距逐渐减小,相同时间内通过的路程逐渐变小,小球做减速直线运动,运动状态改变,受力不平衡;
C:小球在竖直方向上,相邻小球的间距不相等,说明速度发生变化,不是匀速运动,运动状态改变,受力不平衡;
D:小球运动方向不变,相邻小球的间距相等,说明在相等时间(0.1s)内通过的路程相等,小球做匀速直线运动,运动状态不变,处于平衡状态,受力平衡。
【答案】
D
【知识点】
受力平衡的条件,匀速直线运动判断,频闪摄影原理
【点评】
本题结合频闪摄影的实验场景,考查受力平衡与运动状态的对应关系,需要学生将受力平衡的条件和匀速直线运动的特点结合分析,重点考查对运动状态与受力关系的理解和应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先确定研究对象为水平面上滑动的木块,然后对其进行受力分析:
1. 木块受地球的吸引,因此受到竖直向下的重力;
2. 木块在水平面上,会受到水平面施加的竖直向上的支持力,该力与重力是一对平衡力;
3. 木块在粗糙水平面向右滑动,由于水平面粗糙,会受到阻碍其相对运动的滑动摩擦力,方向与运动方向相反,即水平向左。
最后将这三个力的作用点都画在木块的重心(几何中心),用带箭头的线段表示各力,并标注力的符号。
【解析】
1. 确定研究对象:水平面上滑动的木块;
2. 逐一分析受力:
重力($ G $):方向竖直向下,作用点在木块的重心;
支持力($ F_{\mathrm{支}} $):水平面对木块的支持力,方向竖直向上,作用点在木块的重心;
滑动摩擦力($ f $):木块向右运动,滑动摩擦力阻碍其相对运动,方向水平向左,作用点在木块的重心;
3. 绘制受力示意图:在木块的重心位置,分别画出竖直向下的箭头(标注$ G $)、竖直向上的箭头(标注$ F_{\mathrm{支}} $)、水平向左的箭头(标注$ f $),示意图与参考答案一致。
【答案】
受力示意图如下:
(木块重心处,竖直向下标注$ G $、竖直向上标注$ F_{\mathrm{支}} $、水平向左标注$ f $,对应参考答案的受力图)
【知识点】
受力分析;力的示意图;滑动摩擦力方向判断
【点评】
本题属于力学基础作图题,核心是准确分析物体的受力情况,明确每个力的方向和作用点,尤其要注意滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反,考查学生的受力分析与作图能力。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先要明确静止的物体处于平衡状态,受力平衡。水平方向上,讲台受到的推力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,这两个力大小相等。当用10N的力推讲台未推动时,讲台静止,摩擦力与推力大小相等;推力增加到20N仍未推动,讲台依旧静止,摩擦力仍等于此时的推力。而平衡状态下物体所受合力为0,因为平衡力的合力为0。
【解析】
1. 当用大小为10N的水平力推讲台但未推动时,讲台处于静止状态,属于平衡状态。在水平方向上,推力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件“大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上”,可得此时摩擦力 $ f_1 = F_1 = 10\,\mathrm{N} $。
2. 当推力增加到20N仍未推动时,讲台依然静止,处于平衡状态。水平方向上推力和摩擦力仍为平衡力,因此此时摩擦力 $ f_2 = F_2 = 20\,\mathrm{N} $。
3. 由于讲台始终处于静止的平衡状态,根据平衡状态的特点,物体所受合力为0N。
【答案】
10;20;0
【知识点】
二力平衡条件;静摩擦力;平衡状态合力
【点评】
本题聚焦静摩擦力与二力平衡的基础应用,核心在于理解静止物体的平衡状态:水平方向推力与静摩擦力始终大小相等,平衡状态下物体合力为0,题目注重对基础概念的理解与应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先观察速度-时间(v-t)图像和力-时间(F-t)图像,分阶段分析物体状态、受力情况:
1. 当t=1s时,从v-t图像可知物体速度为0,可判断物体状态;
2. 当t=5s时,v-t图像显示速度恒定,物体做匀速直线运动,结合F-t图像的推力大小,利用二力平衡可求摩擦力;
3. 当t=3s时,v-t图像显示速度随时间增大,物体做加速运动,滑动摩擦力大小由压力和接触面粗糙程度决定,与匀速时一致,再结合推力计算合力及方向。
【解析】
1. t=1s时的状态:
由v-t图像可知,0~2s内物体速度为0,因此t=1s时物体处于静止状态。
2. t=5s时的分析:
由v-t图像可知,4~6s内物体速度保持4m/s不变,物体做匀速直线运动;此时F-t图像中推力$F=2N$,根据二力平衡条件,水平方向上摩擦力与推力大小相等,故摩擦力$f=F=2N$。
3. t=3s时的分析:
由v-t图像可知,2~4s内物体速度随时间增大,物体做加速直线运动;此时物体与地面间是滑动摩擦,由于压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小与匀速运动时相同,即$f=2N$;此时F-t图像中推力$F=3N$,合力$F_{合}=F-f=3N-2N=1N$,合力方向与推力方向一致,即水平向右。
【答案】
静止;2;匀速直线;2;加速;1;水平向右
【知识点】
二力平衡;滑动摩擦力的影响因素;合力计算
【点评】
本题结合F-t和v-t图像,综合考查物体运动状态判断、摩擦力分析与合力计算,解题关键是明确滑动摩擦力的大小与运动速度无关,仅由压力和接触面粗糙程度决定,同时要能从图像中准确提取对应时间段的力和速度信息,结合力学规律分析。
【难度系数】
0.6