（新課標(biāo)Ⅲ）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題二 相互作用課件.ppt

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1、專題二相互作用,高考物理 (課標(biāo)專用),考點一常見的三種力、力的合成與分解 1.(2017課標(biāo),17,6分)一根輕質(zhì)彈性繩的兩端分別固定在水平天花板上相距80 cm的兩點上,彈性繩的原長也為80 cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點,平衡時彈性繩的總長度為100 cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點,則彈性繩的總長度變?yōu)?彈性繩的伸長始終處于彈性限度內(nèi))() A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm,五年高考,A組 統(tǒng)一命題課標(biāo)卷題組,答案B設(shè)彈性繩勁度系數(shù)為k,繩總長l1=100 cm時,繩上彈力大小F1=k(l1-l0),繩中點處受力平衡,設(shè)繩與水平方向夾角為,則有2

2、F1 sin =F=G,cos =,sin =,繩兩端緩慢移至同一點時, 設(shè)繩長為l2,其彈力大小F2=k(l2-l0),此時繩中點處受力平衡,有2F2=F=G,綜上所述有2k(l1-l0) sin =2k(l2-l0),解得l2=92 cm,則選項B正確。,解題關(guān)鍵關(guān)鍵詞理解與情景構(gòu)建 彈性繩可按彈簧模型處理,始終處于彈性限度內(nèi)說明勁度系數(shù)k不變,鉤碼掛在繩的中點,繩中點處受力平衡,兩側(cè)繩上彈力大小相等,等于彈性繩的彈力。,考點二受力分析、共點力的平衡,2.(2017課標(biāo),16,6分)如圖,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60角,物塊也

3、恰好做勻速直線運動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為() A.2-B.C.D.,答案C本題考查物體受力分析、滑動摩擦力、物體的平衡。 物塊在水平力F作用下做勻速直線運動,其受力如圖甲所示 甲 乙 由平衡條件:F=f、FN=mg 而f=FN=mg 即F=mg 當(dāng)F的方向與水平面成60角時,其受力如圖乙,由平衡條件: F cos 60=f1 f1=FN1=(mg-F sin 60) 聯(lián)立解得=,選項C正確。,一題多解受力變化時,物塊和桌面間的動摩擦因數(shù)不變,不妨假設(shè)摩擦力和支持力的合力方向與支持力的夾角為,則有tan =,因不變,故角不變,即F與mg的合力方向不變,由圖可 知,當(dāng)F由水平變?yōu)榕c水平面夾角

4、為60時,F大小不變, 得=tan 30= 選項C正確。,3.(2017課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,柔軟輕繩ON的一端O固定,其中間某點M拴一重物,用手拉住繩的另一端N。初始時,OM豎直且MN被拉直,OM與MN之間的夾角為()?，F(xiàn)將重物向右 上方緩慢拉起,并保持夾角不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中() A.MN上的張力逐漸增大 B.MN上的張力先增大后減小 C.OM上的張力逐漸增大 D.OM上的張力先增大后減小,答案AD本題考查對共點力平衡問題的理解和推理能力,要求運用數(shù)學(xué)工具求解物理問題。 設(shè)MN上的張力為T,OM上的張力為F,在緩慢拉起的過程中重物處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)OM與豎直方向

5、成任意角時,由受力分析有 F cos +T cos (-)=mg F sin =T sin (-) 利用三角函數(shù)化簡解得 T=mg,F=mg 可知,在由0增加至的過程中,MN上的張力T逐漸增大,選項A正確,B錯誤。由于OM與MN之 間的夾角,所以在由0增加至的過程中,-的值先由大于減小至后,進(jìn)一步再減小, 相應(yīng)sin (-)的值先增大后減小,即OM上的張力F先增大后減小,選項C錯誤,D正確。,一題多解重物受到重力mg、OM繩的拉力FOM、MN繩的拉力FMN共三個力的作用。緩慢拉起過程中任一時刻可認(rèn)為是平衡狀態(tài),三力的合力恒為0。如圖所示,由三角形定則得一首尾相接的閉合三角形,由于且不變,則三角

6、形中FMN與FOM的交點在一個優(yōu)弧上移動,由圖可以 看出,在OM被拉到水平的過程中,繩MN中拉力一直增大且恰好達(dá)到最大值,繩OM中拉力先增大后減小,故A、D正確,B、C錯誤。,4.(2016課標(biāo),19,6分)(多選)如圖,一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO懸掛于O點;另一細(xì)繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則() A.繩OO的張力也在一定范圍內(nèi)變化 B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化 D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范

7、圍內(nèi)變化,答案BD系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),連接a和b的繩的張力大小T1等于物塊a的重力Ga,C項錯誤;以O(shè)點為研究對象,受力分析如圖甲所示,T1恒定,夾角不變,由平衡條件知,繩OO的張力T2恒定不變,A項錯誤;以b為研究對象,受力分析如圖乙所示,則 FN+T1 cos +F sin -Gb=0 f+T1 sin -F cos =0 FN、f均隨F的變化而變化,故B、D項正確。,考查點共點力平衡、正交分解法,思路分析以O(shè)點為研究對象,由三力平衡分析繩OO的張力變化情況;以物塊b為研究對象,用正交分解法列方程分析物塊b所受支持力及與桌面間摩擦力的變化情況。,5.(2016課標(biāo),17,6分)如圖,兩個輕環(huán)

8、a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上;一細(xì)線穿過兩輕環(huán),其兩端各系一質(zhì)量為m的小球。在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時,a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計所有摩擦。小物塊的質(zhì)量為() A.B.mC.mD.2m,答案C由于物塊通過掛鉤懸掛在線上,細(xì)線穿過圓環(huán)且所有摩擦都不計,可知線上各處張力都等于小球重力mg。如圖所示,由對稱性可知a、b位于同一水平線上,物塊處于圓心O點正上方,則1=2,3=4,1=5。因圓弧對輕環(huán)的彈力沿圓弧半徑方向,且輕環(huán)重力不計,由平衡條件知環(huán)兩側(cè)細(xì)線關(guān)于圓弧半徑對稱,即5=6,由幾何關(guān)系得1=2=5=6=30,3=4=60。再由物塊與掛鉤的受力平衡有mg c

9、os 60+mg cos 60=Mg,故有M=m,C正確。,考查點共點力平衡,解題關(guān)鍵利用幾何關(guān)系推出各角的大小。,審題技巧(1)給出a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑,應(yīng)該聯(lián)想到a、b、O連線組成等邊三角形。 (2)圓弧對輕環(huán)的彈力沿圓弧半徑方向。,6.(2014課標(biāo),17,6分,0.207)如圖,用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)使小車從靜止開始向左加速,加速度從零開始逐漸增大到某一值,然后保持此值,小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi)),與穩(wěn)定在豎直位置時相比,小球的高度 (),A.一定升高 B.一定降低 C.保持不變 D.升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決

10、定,答案A設(shè)橡皮筋原長為l0 加速前平衡時橡皮筋伸長了x0 則有kx0=mg,當(dāng)加速并穩(wěn)定時設(shè)小球偏離豎直方向角,橡皮筋伸長了x 由小球在豎直方向受力平衡有 kx cos =mg 聯(lián)立得kx cos =kx0 x cos =x0 此時小球距懸掛點的豎直高度 h=(l0+x)cos =l0 cos +x cos =l0 cos +x0l0+x0 故小球一定升高,選項A正確。,考查點彈力、平衡問題,解題關(guān)鍵以小球為研究對象,小球在豎直方向上受力始終平衡,即mg=kx0=kx cos ,x0=x cos 。而l0 cos l0,導(dǎo)致l0 cos +x0l0+x0,即小球升高。,易錯警示解題時不能只注

11、意到x0=x cos 而忽視l0 cos l0。,考點一常見的三種力、力的合成與分解,1.(2018天津理綜,7,6分)(多選)明朝謝肇淛的五雜組中記載:“明姑蘇虎丘寺塔傾側(cè),議欲正之,非萬緡不可。一游僧見之曰:無煩也,我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進(jìn)去,經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形,木楔的頂角為,現(xiàn)在木楔背上加一力F,方向如圖所示,木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN,則() A.若F一定,大時FN大B.若F一定,小時FN大 C.若一定,F大時FN大D.若一定,F小時FN大,B組 自主命題省（區(qū)、市）卷題組,答案BC本題考查力的分解。如圖所示,把力F分解在垂直于木楔兩側(cè)的

12、方向上,根據(jù)力的作用效果可知,F1=F2=FN=,由此式可見,B、C項正確,A、D項錯。,思路分析力的分解方法 按照力的實際作用效果分解力,得出FN的函數(shù)式,結(jié)論便一目了然。,2.(2016江蘇單科,1,3分)一輕質(zhì)彈簧原長為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長了2 cm,彈簧未超出彈性限度。則該彈簧的勁度系數(shù)為() A.40 m/N B.40 N/m C.200 m/ND.200 N/m,答案D根據(jù)胡克定律有F=kx,則k= N/m=200 N/m,故D正確。,易錯點撥F=kx中的x為彈簧的形變量,而不是彈簧的總長度。本題中如果用彈簧總長度計算k值,則會錯選B。,3.(2015山東理綜,16,

13、6分)如圖,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),此時A恰好不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數(shù)為1,A與地面間的動摩擦因數(shù)為2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為() A.B.C.D.,答案B設(shè)水平作用力大小為F,則對于B:1F=mBg,對于整體:F=2(mA+mB)g,解得= 。,4.(2014廣東理綜,14,4分)如圖所示,水平地面上堆放著原木,關(guān)于原木P在支撐點M、N處受力的方向,下列說法正確的是(),A.M處受到的支持力豎直向上 B.N處受到的支持力豎直向上 C.M處受到的靜摩擦力沿MN方向 D.N處受到的靜摩擦力沿水平方向

14、,答案A支持力的方向垂直于支持面,因此M處受到的支持力垂直于地面豎直向上,N處支持力過N垂直于切面斜向上,A項正確、B項錯;靜摩擦力方向平行于接觸面與相對運動趨勢的方向相反,因此M處的靜摩擦力沿水平方向,N處的靜摩擦力沿MN方向,C、D項都錯誤。,考點二受力分析、共點力的平衡 5.(2017天津理綜,8,6分)(多選)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個條件,當(dāng)衣架靜止時,下列說法正確的是() A.繩的右端上移到b,繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大 C.繩的兩端高度差越小,繩

15、子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點右移,答案 AB本題考查物體受力分析、物體的平衡。衣架掛鉤為“活結(jié)”模型,oa、ob為一根繩,兩端拉力相等,設(shè)繩aob長為L,M、N的水平距離為d,bo延長線交M于a,由幾何知識知ao=ao,sin =,由平衡條件有2F cos =mg,則F=,當(dāng)b上移到b時,d、L不變,不變,故F不變,選項A正 確,C錯誤。將桿N向右移一些,L不變,d變大,變大,cos 變小,則F變大,選項B正確。只改變m,其他條件不變,則sin 不變,不變,衣架懸掛點不變,選項D錯誤。,6.(2015廣東理綜,19,6分)(多選)如圖所示,三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端,

16、另一端都固定在水平地面上,將桿豎直緊壓在地面上,若三條繩長度不同,下列說法正確的有() A.三條繩中的張力都相等 B.桿對地面的壓力大于自身重力 C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零 D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力,答案BC由于三條繩長度不同,則三條繩與豎直桿間的夾角不相等,因豎直桿僅是壓在地面上而沒有固定,則三條繩對桿的拉力在水平方向的分力必平衡,但三個水平分力在水平面內(nèi)的方向關(guān)系不確定,故不能確定三條繩中張力的大小關(guān)系,A錯誤、C正確;由于三條繩對桿的拉力在豎直方向的分力都向下,故B正確;繩子拉力的合力豎直向下,桿的重力也豎直向下,它們不是一對平衡力,故D錯誤。,7.(2014

17、山東理綜,14,6分)如圖,用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點,制成一簡易秋千。某次維修時將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長且懸掛點不變。木板靜止時,F1表示木板所受合力的大小,F2表示單根輕繩對木板拉力的大小,則維修后() A.F1不變,F2變大B.F1不變,F2變小 C.F1變大,F2變大D.F1變小,F2變小,答案A木板靜止時受力情況如圖所示,設(shè)輕繩與豎直木樁的夾角為,由平衡條件知,合力F1=0,故F1不變,F2=,剪短輕繩后,增大,cos 減小,F2增大,故A正確。,8.(2014上海單科,9,3分)如圖,光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi),A端與水平面相切。穿在軌

18、道上的小球在拉力F作用下,緩慢地由A向B運動,F始終沿軌道的切線方向,軌道對球的彈力為N。在運動過程中() A.F增大,N減小B.F減小,N減小 C.F增大,N增大D.F減小,N增大,答案A由題意知,小球在由A運動到B過程中始終處于平衡狀態(tài)。設(shè)某一時刻小球運動至如圖所示位置,則對球由平衡條件得F=mg sin ,N=mg cos ,在運動過程中,增大,故F增大,N減小,A正確。,考點一常見的三種力、力的合成與分解 1.(2013課標(biāo),15,6分,0.698)如圖,在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。若要物塊在斜面上保持靜止,F的取值應(yīng)有一定范圍,已知其最大值和最小值分別為

19、F1和F2(F20)。由此可求出() A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的傾角 C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力 D.物塊對斜面的正壓力,C組 教師專用題組,答案C物塊對斜面的正壓力FN=mg cos 當(dāng)物塊所受外力F為最大值F1時,具有沿斜面向上的運動趨勢 由平衡條件可得:F1=mg sin +fm; 同理:當(dāng)物塊所受外力F為最小值F2時,具有沿斜面向下的運動趨勢,即F2+fm=mg sin 。 聯(lián)立解得fm=,F1+F2=2mg sin ,由于物塊質(zhì)量m和斜面的傾角未知,故選項C正確;選 項A、B、D錯誤。,考查點重力在斜面上的分解、最大靜摩擦力、共點力的平衡,思路點撥,解答提示重力在斜面上的分解屬于

20、常用分解,垂直斜面分量為mg cos ,沿斜面分量為mg sin ,這個結(jié)論需要熟記。,2.(2013上海單科,8,2分)如圖,質(zhì)量mAmB的兩物體A、B疊放在一起,靠著豎直墻面。讓它們由靜止釋放,在沿粗糙墻面下落過程中,物體B的受力示意圖是(),答案AA、B在豎直下落過程中與墻面沒有彈力,所以也沒有摩擦力,A、B均做自由落體運動,處于完全失重狀態(tài),均只受重力,故A正確。,3.(2013課標(biāo),21,6分,0.235)(多選)2012年11月,“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號”航空母艦上著艦成功。圖(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖。飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后,飛機(jī)的動力系統(tǒng)

21、立即關(guān)閉,阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機(jī)施加一作用力,使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止。某次降落,以飛機(jī)著艦為計時零點,飛機(jī)在t=0.4 s時恰好鉤住阻攔索中間位置,其著艦到停止的速度-時間圖線如圖(b)所示。假如無阻攔索,飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1 000 m。已知航母始終靜止,重力加速度的大小為g。則() 圖(a),圖(b) A.從著艦到停止,飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10 B.在0.4 s2.5 s時間內(nèi),阻攔索的張力幾乎不隨時間變化 C.在滑行過程中,飛行員所承受的加速度大小會超過2.5g D.在0.4 s2.5 s時間內(nèi),阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率幾乎不變,答案AC速

22、度圖線與時間軸所圍面積表示物體的位移,估算圖中面積約為110 m,故A正確;由于速度圖線的斜率表示物體的加速度,由圖可知在0.4 s2.5 s內(nèi)飛機(jī)加速度大小幾乎不變,約為27 m/s2,則飛機(jī)所受阻攔索的合力F不變,但飛機(jī)的速度在減小,兩側(cè)阻攔索間夾角在減小,故由P=Fv知D錯誤;由F=2T cos 知阻攔索的張力在減小,B錯誤;由上述知C正確。,考查點力的合成與分解、運動圖像問題,解題關(guān)鍵(1)估算v-t圖像中圖線與時間軸所圍面積,00.4 s圍成的圖形視為矩形,0.4 s3.0 s圍成的圖形視為三角形。 (2)0.4 s2.5 s加速度不變,則合力不變,由力的合成可知攔阻索的張力改變。,

23、易錯警示阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率等于兩個阻攔索的張力功率的代數(shù)和,也等于阻攔索合力對飛機(jī)做功的功率。,4.(2012海南單科,8,4分)(多選)下列關(guān)于摩擦力的說法,正確的是() A.作用在物體上的滑動摩擦力只能使物體減速,不可能使物體加速 B.作用在物體上的靜摩擦力只能使物體加速,不可能使物體減速 C.作用在物體上的滑動摩擦力既可能使物體減速,也可能使物體加速 D.作用在物體上的靜摩擦力既可能使物體加速,也可能使物體減速,答案CD摩擦力總是阻礙物體的相對運動(或相對運動趨勢),而物體間的相對運動與物體的實際運動無關(guān)。當(dāng)摩擦力的方向與物體的運動方向一致時,摩擦力是動力,方向相反時為阻力,故C、

24、D項正確。,考點二受力分析、共點力的平衡 5.(2013重慶理綜,1,6分)如圖所示,某人靜躺在椅子上,椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角。若此人所受重力為G,則椅子各部分對他的作用力的合力大小為() A.GB.G sin C.G cos D.G tan ,答案A因人靜躺在椅子上,由二力平衡可知椅子各部分對人的作用力的合力大小為G,方向豎直向上。答案為A。,6.(2013廣東理綜,20,4分)(多選)如圖,物體P靜止于固定的斜面上,P的上表面水平?，F(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上,則() A.P向下滑動 B.P靜止不動 C.P所受的合外力增大 D.P與斜面間的靜摩擦力增大,答案BDP靜止在斜面上時沿

25、斜面方向有:mg sin =fmgcos ,即sin cos ,當(dāng)把物體Q放在P上時、均不變,故P仍將保持靜止,且合外力為零,則A、C均錯,B項正確。由f=mg sin 知,當(dāng)m變大時f將隨之變大,D項正確。,評析本題考查斜面上的自鎖現(xiàn)象,即當(dāng)tan 時,靜放于斜面上的物體,無論其質(zhì)量多大也不會下滑。題目中的“把物體Q輕輕地疊放在P上”相當(dāng)于P的質(zhì)量變大。,7.(2013海南單科,2,3分)一質(zhì)點受多個力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)使其中一個力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小。在此過程中,其他力保持不變,則質(zhì)點的加速度大小a和速度大小v的變化情況是() A.a和v都始終增大 B.

26、a和v都先增大后減小 C.a先增大后減小,v始終增大 D.a和v都先減小后增大,答案C質(zhì)點在多個力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時,其中一個力必與其余各力的合力等值反向。當(dāng)該力大小逐漸減小到零的過程中,質(zhì)點所受合力從零開始逐漸增大,做加速度逐漸增大的加速運動;當(dāng)該力再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來大小的過程中,質(zhì)點所受合力方向仍不變,大小逐漸減小到零,質(zhì)點沿原方向做加速度逐漸減小的加速運動,故C正確。,8.(2012廣東理綜,16,4分)如圖所示,兩根等長的輕繩將日光燈懸掛在天花板上,兩繩與豎直方向的夾角都為45,日光燈保持水平,所受重力為G,左右兩繩的拉力大小分別為(),A.G和GB.G和G C.G和GD.G和

27、G,答案B根據(jù)對稱性知兩繩拉力大小相等,設(shè)為F,日光燈處于平衡狀態(tài),由 2F cos 45=G解得F=G,B項正確。,9.(2013江蘇單科,14,16分)如圖所示,將小砝碼置于桌面上的薄紙板上,用水平向右的拉力將紙板迅速抽出,砝碼的移動很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實驗。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為。重力加速度為g。,(1)當(dāng)紙板相對砝碼運動時,求紙板所受摩擦力的大小; (2)要使紙板相對砝碼運動,求所需拉力的大小; (3)本實驗中,m1=0.5 kg,m2=0.1 kg,=0.2,砝碼與紙板左端的距離d=0.1 m,取g=10 m/s2。若砝

28、碼移動的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知。為確保實驗成功,紙板所需的拉力至少多大?,答案(1)(2m1+m2)g(2)大于2(m1+m2)g (3)22.4 N,解析(1)砝碼對紙板的摩擦力f1=m1g 桌面對紙板的摩擦力f2=(m1+m2)g f=f1+f2 解得f=(2m1+m2)g (2)設(shè)砝碼的加速度為a1,紙板的加速度為a2,則 f1=m1a1 F-f1-f2=m2a2 發(fā)生相對運動a2a1 解得F2(m1+m2)g (3)紙板抽出前,砝碼運動的距離x1=a1 紙板運動的距離:d+x1=a2 紙板抽出后,砝碼在桌面上運動的距離 x2=a3,l=x1+x2 由題意知a1=a3,

29、a1t1=a3t2 解得F=2m1+(1+)m2g 代入數(shù)據(jù)得F=22.4 N,10.(2013福建理綜,21,19分)質(zhì)量為M、長為L的桿水平放置,桿兩端A、B系著長為3L的不可 伸長且光滑的柔軟輕繩,繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán)。已知重力加速度為g,不計空氣影響。 (1)現(xiàn)讓桿和環(huán)均靜止懸掛在空中,如圖甲,求繩中拉力的大小; (2)若桿與環(huán)保持相對靜止,在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動,此時環(huán)恰好懸于A端的正下方,如圖乙所示。 求此狀態(tài)下桿的加速度大小a; 為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力,方向如何?,答案(1)mg(2)g(M+m)g與水平方向的夾角為60斜向右上方,解析(

30、1)如圖1,設(shè)平衡時,繩中拉力為T,有 圖1 2T cos -mg=0 由圖知 cos = 由式解得 T=mg (2)此時,對小鐵環(huán)進(jìn)行受力分析,如圖2所示,有,圖2 T sin =ma T+T cos -mg=0 由圖知=60,代入式解得 a=g 如圖3,設(shè)外力F與水平方向成角,將桿和小鐵環(huán)當(dāng)成一個整體,有,圖3,F cos =(M+m)a F sin -(M+m)g=0 由式解得 F=(M+m)g tan = =60 即外力方向與水平方向的夾角為60斜向右上方,11.(2012課標(biāo),24,14分)拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具(如圖)。設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m,拖桿質(zhì)量可忽略;拖把頭與地板之

31、間的動摩擦因數(shù)為常數(shù),重力加速度為g。某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時,沿拖桿方向推拖把,拖桿與豎直方向的夾角為。 (1)若拖把頭在地板上勻速移動,求推拖把的力的大小。 (2)設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為。已知存在一臨界角0,若0,則不管沿拖桿方向的推力多大,都不可能使拖把從靜止開始運動。求這一臨界角的正切tan 0。,答案(1)(2),解析(1)設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為F的力推拖把,將推的力沿豎直和水平方向分解,按平衡條件有 F cos +mg=N F sin =f 式中N和f分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力。由摩擦定律有 f=N 聯(lián)立式

32、得 F=mg (2)若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開始運動,應(yīng)有 F sin N 這時,式仍滿足,聯(lián)立式解得 sin - cos 現(xiàn)考察使上式成立的角的取值范圍。注意到上式右邊總是大于零,且當(dāng)F無限大時極限為零,有sin - cos 0 使上式成立的角滿足0,這里0是題中所定義的臨界角,即當(dāng)0時,不管沿拖桿方向用多大的力都推不動拖把。臨界角的正切為 tan 0=,考點一常見的三種力、力的合成與分解 1.(2017四川達(dá)州一模,16)如圖所示,一箱子放在水平地面上,現(xiàn)對箱子施加一斜向上的拉力F,保持拉力的方向不變,在拉力F的大小由零逐漸增大的過程中(箱子未離開地面)。關(guān)于摩擦力f的

33、大小隨著拉力F的變化關(guān)系,可能正確的是(),三年模擬,A組 20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,答案B箱子處于靜止?fàn)顟B(tài)時,根據(jù)平衡條件得:箱子所受的靜摩擦力為f=F cos ,F增大時,f增大;當(dāng)拉力達(dá)到一定值,箱子運動瞬間,靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?由于最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力,故摩擦力有個突然減小的過程;箱子運動時,所受的支持力N=G-F sin ,F增大,N減小,此時箱子受到的摩擦力是滑動摩擦力,大小為f=N,N減小,則f減小。故選B。,解題指導(dǎo)拉力從零開始逐漸增大的過程中,箱子先保持靜止?fàn)顟B(tài),受到靜摩擦力,根據(jù)平衡條件分析摩擦力的變化;后來物體開始運動,受到滑動摩擦力,根據(jù)豎直方向受

34、力平衡,分析物體所受的支持力如何變化,由f=N分析摩擦力如何變化。,知識拓展有關(guān)摩擦力的問題,先分析是否存在摩擦力,接著判斷是靜摩擦力還是滑動摩擦力,然后分析摩擦力方向,最后計算摩擦力的大小。,考點二受力分析、共點力的平衡 2.(2018貴州黔東南一模,15)如圖,光滑圓軌道豎直固定在水平地面上,O為圓心,A為軌道上的 一點,OA與水平面夾角為30。小球在拉力F作用下始終靜止在A點。當(dāng)拉力方向水平向左時,拉力F的大小為10 N。當(dāng)將拉力F在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)至沿圓軌道切線方向時,拉力F的大小為 () A.5 NB.15 NC.10 ND.10 N,答案A拉力水平向左時,小球靜止于A,其合力為零,對小

35、球受力分析,由圖中幾何關(guān)系可得mg=F tan 30=10 N 拉力F沿圓軌道切線方向時小球靜止,合力為零,對小球受力分析,由圖中幾何關(guān)系可得F=mg cos 30=10 N=5 N,則選項A正確。,3.(2018廣西防城港1月模擬,15)如圖所示,a、b、c三根輕質(zhì)細(xì)繩懸掛兩個質(zhì)量相同的小球A、B保持靜止,細(xì)繩a是水平的,現(xiàn)對B球施加一個水平向右的力F,將B緩慢拉到圖中虛線位置,A球保持不動,這時三根細(xì)繩張力Fa、Fb、Fc的變化情況是() A.都變大 B.都不變 C.Fa、Fb不變,Fc變大D.Fa、Fc變大,Fb不變,答案D隔離小球B受力分析,F作用前,小球B受力平衡,即Fc=mg;F作

36、用后,設(shè)繩c與豎直方向的夾角為,則Fc cos =mg,由于cos Fc,即Fc變大;對A、B兩球整體分析,設(shè)b繩與豎直方向夾角為,在豎直方向,F作用前后均有Fb cos =2mg,即Fb不變,在水平方向,F作用前有Fb sin =Fa,F作用后有Fb sin +F=Fa,所以Fa變大,D正確。,4.(2018云南師大附中第八次月考,16)如圖所示,柔軟輕繩ON的一端O固定,在其上某點M拴一重物,用手拉住繩的另一端N將重物向右上方緩慢拉起。初始時,OM豎直,OMMN。保持OM與MN夾角不變,在OM由豎直被拉到水平的過程中,下列說法正確的是() A.OM上的張力逐漸增大 B.OM上的張力先增大后

37、減小 C.MN上的張力逐漸增大 D.MN上的張力先增大后減小,答案COM和MN對重物拉力的合力與重物的重力是一對平衡力,受力分析如圖所示。根據(jù)三角形定則有FMN=G sin ,FOM=G cos ,可知,隨著的增大,FMN增大,FOM減小,即MN上的張力逐漸增大,OM上的張力逐漸減小,故C正確。,5.(2018廣西防城港3月模擬,16)如圖所示,在水平桌面上放置一斜面體P,斜面傾角為,質(zhì)量分別為m和M的兩長方體物塊a和b靜止在斜面體P上,下列說法正確的是() A.a對b的作用力大小為mg B.a對P的壓力為mg cos C.b受到的總摩擦力為(M+m)g sin D.地面受到向左的摩擦力,答案

38、A取a為研究對象,b對a的作用力與a的重力等大反向,即大小為mg,方向豎直向上,故a對b的作用力大小為mg,A正確;a對b的壓力為mg cos ,a不對P產(chǎn)生壓力,B錯誤;a對b的摩擦力沿斜面向下,大小為mg sin ,P對b的摩擦力大小為(M+m)g sin ,方向沿斜面向上,故b受到的總摩擦力大小為Mg sin ,方向沿斜面向上,C錯誤;對a、b、P整體進(jìn)行受力分析,整體相對地面沒有運動趨勢,地面對整體沒有摩擦力,故地面不受摩擦力,D錯誤。,6.(2018貴州貴陽一中3月月考,19)(多選)如圖所示,物塊P、Q緊挨著并排放置在粗糙水平面上,P的左端用一根輕彈簧與豎直墻壁相連,物塊P、Q處于

39、靜止?fàn)顟B(tài);若直接撤去物塊Q,P將向右滑動?，F(xiàn)用一個從零開始逐漸增大的水平拉力F向右拉Q,直至拉動Q;那么在Q被拉動之前的過程中,彈簧對P的彈力T的大小、地面對P的摩擦力fP的大小、P對Q的彈力N的大小、地面對Q的摩擦力fQ的大小的變化情況為() A.T始終增大,fP始終減小 B.T保持不變,fP保持不變 C.N保持不變,fQ始終增大 D.N先不變后增大,fQ先增大后減小,答案BC若直接撤去Q,P將向右滑動,表明fP已經(jīng)達(dá)到最大,所以fP不再變化;對于P、Q整體有T+F=fP+fQ,其中T=kx不變,F增大,所以fQ增大;對于P,有T=fP+N,N=N,所以N保持不變。故B、C正確。,B組201

40、62018年高考模擬綜合題組 （時間:25分鐘分值:45分） 一、選擇題(每題6分,共30分) 1.(2018云南保山第二次市級統(tǒng)測,18)如圖所示,A、B為豎直墻面上等高的兩點,AO、BO為長度相等的兩根輕繩,AOB在同一水平面內(nèi),初始時AOB90,CO為一根輕桿,可繞C點在空間無摩擦轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸C在AB中點D的正下方,在O點處懸掛一個質(zhì)量為m的物體,整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將繩AO的A端緩緩向D點移動,并逐漸縮短,使O點位置保持不動,系統(tǒng)仍然保持平衡,則() A.繩AO受到的拉力逐漸增大 B.繩BO受到的拉力逐漸增大 C.桿CO受到的壓力逐漸增大 D.繩AO、BO對O點拉力的合力逐漸增大,答

41、案A設(shè)繩AO和繩BO對O點拉力的合力為F,以O(shè)點為研究對象,O點受到拉力T=mg、桿的支持力F2和繩AO與繩BO拉力的合力F,作出力的示意圖如圖甲所示,因重力不變,桿與豎直方向的夾角不變,故桿的支持力F2不變,桿受到的壓力F2=F2也不變,繩AO與繩BO拉力的合力F也不變,方向仍沿OD方向,故C、D錯誤。由圖乙知,繩AO對O點的拉力逐漸增大,繩BO對O點的拉力逐漸減小,由牛頓第三定律可知,A正確、B錯誤。 乙,2.(2017四川涼山二診,19)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m1的物體放于水平桌面上,用輕繩通過滑輪懸掛一質(zhì)量為m2的物體,不計繩子與滑輪的摩擦。現(xiàn)用力F把m2從最低位置1緩慢地移動到位置

42、2,此時輕繩與豎直方向的夾角=37,然后釋放m2,m2從釋放到返回到位置1的過程中,所用時間為t,整個過程m1均處于靜止?fàn)顟B(tài),則() A.m2從位置1移到位置2過程中,處于超重狀態(tài) B.m2靜止在位置2時,拉力F的最小值為m2g tan C.在時間t內(nèi),m1受到的摩擦力大小一直增加 D.在時間t內(nèi),m2受到重力的沖量為m2gt,答案CD把m2從位置1緩慢移到位置2,說明一直處于平衡狀態(tài),故A錯。對m2進(jìn)行動態(tài)平衡分析,可知拉力F最小值為m2g sin ,故選項B錯。在時間t內(nèi),繩子拉力增大,對m1進(jìn)行受力分析可知,所受摩擦力增大,故選項C對。在時間t內(nèi),m2受到重力的沖量I=m2gt,選項D對

43、。,思路分析審題時抓住關(guān)鍵詞“緩慢”“靜止”。首先對物體m1和m2進(jìn)行受力分析,把m2受到的各個力轉(zhuǎn)化到同一個三角形中,結(jié)合幾何關(guān)系把問題解決。,知識拓展物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài),只取決于加速度方向向上還是向下。,3.(2017四川自貢一診,15)木塊A、B分別重60 N和70 N,它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.2,夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2 cm,彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m。系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。現(xiàn)用F=1 N的水平拉力作用在木塊B上,如圖所示,力F作用后() A.木塊A所受摩擦力大小是12 N B.木塊A所受摩擦力大小是11 N C.

44、木塊B所受摩擦力大小是11 N D.木塊B所受摩擦力大小是13 N,答案C未加F時,木塊A、B受力平衡,所受靜摩擦力等于彈簧的彈力,彈簧彈力大小為:F1=kx=5000.02 N=10 N。B木塊與地面間的最大靜摩擦力為:fBm=GB=0.270 N=14 N,而A木塊與地面間的最大靜摩擦力為:fAm=GA=0.260 N=12 N。施加F后,對木塊B有:F+F1fBm,木塊B所受摩擦力仍為靜摩擦力,其大小為fB=10 N+1 N=11 N;施加F后,木塊A所受摩擦力仍為靜摩擦力,大小為fA=10 N。只有C正確。,4.(2017云南楚雄一檢,15)如圖所示,有一個質(zhì)量為m的方形容器,被水平力

45、F壓在豎直的墻面上處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)緩慢地向容器內(nèi)注水,直到將容器剛好盛滿為止,在此過程中容器始終保持靜止,則下列說法中正確的是() A.容器受到的摩擦力不變 B.容器受到的摩擦力逐漸減小 C.水平力F可能不變 D.水平力F必須逐漸增大,答案C選整體(容器和水)為研究對象,進(jìn)行受力分析,如圖所示: 水平方向:FN=F 豎直方向:G=Ff(靜摩擦力) 當(dāng)逐漸注水時,G增大,則Ff增大,而水平力F可能不變,故選C。,解題指導(dǎo)“緩慢”意味著任意時刻均可看成是平衡狀態(tài),合力為零。,易錯警示注意摩擦力是靜摩擦力,與壓力大小無關(guān),壓力只影響靜摩擦力的最大值,而不影響靜摩擦力的大小。,5.(2017四川自貢一

46、診,20)(多選)如圖,豎直擋板對球的彈力為N1,斜面小車對球的彈力為N2,若小車向左加速運動且加速度a逐漸增大,則() A.N2逐漸減小B.N2不變 C.N1逐漸增大D.N1與N2的合力有可能不變,答案BC對球進(jìn)行受力分析,作出力的示意圖,受重力mg、豎直擋板對球的彈力N1、斜面小車對球的彈力N2,設(shè)加速度大小為a,斜面的傾角為。則: 豎直方向:mg=N2 cos 水平方向:N1-N2 sin =ma m和不變,由看出,N2不變 由得,N1=N2 sin +ma a逐漸增大,則N1逐漸增大 故B、C正確,A、D錯誤。,思路分析對小球進(jìn)行受力分析,作出受力圖,根據(jù)平衡條件和牛頓第二定律求兩個彈

47、力,再分析它們的變化。,二、非選擇題(15分) 6.(2018四川成都龍泉二中4月月考,25)如圖所示,小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面上,設(shè)小球質(zhì)量為m,斜面傾角=30,細(xì)繩與豎直方向夾角=30,斜面體的質(zhì)量M=3m,置于粗糙水平地面上。求: (1)當(dāng)斜面體靜止時,細(xì)繩對小球拉力的大小; (2)地面對斜面體的摩擦力的大小和方向; (3)若地面對斜面體的最大靜摩擦力等于地面對斜面體支持力的k倍,為了使整個系統(tǒng)始終處于靜止?fàn)顟B(tài),k值必須滿足什么條件。,答案見解析,解析(1)以小球為研究對象,受重力mg、斜面的支持力FN1、細(xì)繩的拉力FT,由共點力平衡條件,可得 在水平方向有: FT sin =FN1 sin 在豎直方向有: FN1 cos +FT cos =mg 解得FT=mg (2)以小球和斜面體整體為研究對象,由共點力平衡條件,在水平方向有: Ff=FTsin =mg 方向水平向左 (3)以小球和斜面體整體為研究對象,由共點力平衡條件,在豎直方向有: FN2+FTcos =(M+m)g,又由題意可知 Ffmax=kFN2Ff 又M=3m 聯(lián)立解得:k,