1、專題二相互作用,高考物理 (新課標(biāo)專用),五年高考,A組 統(tǒng)一命題課標(biāo)卷題組,1.(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(diǎn)M拴一重物,用手拉住繩的另一端N。初始時(shí),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本題考查動(dòng)態(tài)平衡。重物受到重力mg、OM繩的拉力FOM、MN繩的拉力FMN共三個(gè)力的作用。緩慢拉起過程中任一時(shí)刻可認(rèn)為是平衡狀態(tài),三力的合力恒為0。

2、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,則三角形中FMN與FOM的交點(diǎn)在一個(gè)優(yōu)弧上 移動(dòng),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(cuò)誤。,方法技巧動(dòng)態(tài)平衡問題解法 三力作用下的動(dòng)態(tài)平衡一般采用圖解法,多力平衡時(shí)常用解析式法。,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(yùn)動(dòng)。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)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(dòng)摩擦力、物體的平衡。 物

3、塊在水平力F作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),其受力如圖甲所示 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(shí),其受力如圖乙,甲,乙,由平衡條件: F cos 60=f1 f1=FN1=(mg-F sin 60) 聯(lián)立解得=,選項(xiàng)C正確。,一題多解受力變化時(shí),物塊和桌面間的動(dòng)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水平面夾角為60時(shí),F大小不變, =30,再由=tan 得=tan 30= 選項(xiàng)C正確。,3.(2017課標(biāo),17,6分)一根輕質(zhì)彈性繩的兩

4、端分別固定在水平天花板上相距80 cm的兩點(diǎn)上,彈性繩的原長(zhǎng)也為80 cm。將一鉤碼掛在彈性繩的中點(diǎn),平衡時(shí)彈性繩的總長(zhǎng)度為100 cm;再將彈性繩的兩端緩慢移至天花板上的同一點(diǎn),則彈性繩的總長(zhǎng)度變?yōu)?彈性繩的伸長(zhǎng)始終處于彈性限度內(nèi))() A.86 cmB.92 cmC.98 cmD.104 cm,答案B設(shè)總長(zhǎng)度為100 cm時(shí)與水平方向夾角為,則cos =,故=37。總長(zhǎng)度為100 cm時(shí)彈 力F=kx1,設(shè)移至天花板同一點(diǎn)時(shí)的彈力為kx2,則kx1 sin =kx2,得x2=12 cm,則彈性繩的總長(zhǎng)度 為92 cm。故B項(xiàng)正確。,解題關(guān)鍵關(guān)鍵詞理解與情景構(gòu)建 緩慢移至同一點(diǎn)說明可按動(dòng)態(tài)平

5、衡處理。始終處于彈性限度內(nèi)說明勁度系數(shù)k不變。原長(zhǎng)80 cm,固定點(diǎn)相距80 cm,說明水平時(shí)彈力恰好為“0”。鉤碼掛在繩的中點(diǎn),相當(dāng)于兩根繩共同承擔(dān)鉤碼重力。,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(diǎn);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(gè)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圍內(nèi)變化,答案

6、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(xiàng)錯(cuò)誤;以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)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(xiàng)錯(cuò)誤;以b為研究對(duì)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(xiàng)正確。,溫馨提示關(guān)鍵詞:光滑的輕滑輪;水平粗糙桌面;系統(tǒng)靜止;F方向不變。,隱含條件整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),則繩子間的夾角不變,各段繩子上的拉力大小不變。,方法技巧以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)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(duì)象,用正交分解法

7、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(gè)輕環(huán)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(shí),a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計(jì)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(jì),可知線上各處張力都等于小球重力mg。如圖所示,由對(duì)稱性可知a、b位于同一水平線上,物塊處于圓心O點(diǎn)正上方,則1=2,3=4,1=5。因圓弧對(duì)輕環(huán)的彈力沿圓弧半徑方向,且輕環(huán)重力不計(jì),由平衡條件知環(huán)兩側(cè)細(xì)線關(guān)于圓弧

8、半徑對(duì)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 cos 60+mg cos 60=Mg,故有M=m,C正確。,溫馨提示隱含條件:不計(jì)所有摩擦及小球質(zhì)量均為m意味著a和b在同一水平線上,且左右對(duì)稱平衡。a、b間距等于半徑意味著a、b間圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角等于60。,評(píng)析試題以連接體的平衡為載體,考查了受力分析、平衡條件的應(yīng)用,對(duì)數(shù)學(xué)運(yùn)算能力有較高的要求,難度中等偏上。,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)?，F(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

9、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(shí)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)決定,答案A設(shè)橡皮筋原長(zhǎng)為l0 加速前平衡時(shí)橡皮筋伸長(zhǎng)了x0,則有kx0=mg 當(dāng)加速并穩(wěn)定時(shí)設(shè)小球偏離豎直方向角,橡皮筋伸長(zhǎng)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(shí)小球距懸掛點(diǎn)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(xiàng)A正確。,解題思路求解本題的關(guān)鍵是以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,小球在豎直方向

10、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。解題時(shí)不能只注意到x0=x cos 而忽視l0 cos l0。,相似模型如圖彈性皮筋原長(zhǎng)l0=lAB,在彈性限度內(nèi)用力F將物塊m向右拉動(dòng)過程中,物塊m對(duì)地面的壓力是否變化?(B為光滑的固定軸),7.(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

11、的最大靜摩擦力 D.物塊對(duì)斜面的正壓力,答案C物塊對(duì)斜面的正壓力FN=mg cos ,當(dāng)物塊所受外力F為最大值F1時(shí),具有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 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(shí),具有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),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(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、 B、D錯(cuò)誤。,解題關(guān)鍵F平行于斜面,對(duì)物塊施于斜面的壓力沒有影響。物塊保持靜止,但是運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有兩種可能,分別是沿斜面向上、向下。,8.(2013課標(biāo),21,6分,0.235)(多選)2012年11月,“殲15”艦載機(jī)在“遼寧

12、號(hào)”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(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉,阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對(duì)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(jì)時(shí)零點(diǎn),飛機(jī)在t=0.4 s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置,其著艦到停止的速度-時(shí)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(shí)的1/10 B.在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi),阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化 C.在

13、滑行過程中,飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5g D.在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi),阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率幾乎不變,答案AC速度圖線與時(shí)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(cuò)誤,由F=2T cos 知阻攔索的張力在減小,B錯(cuò)誤;由上述知C正確。,溫馨提示先要讀懂v-t圖線與飛機(jī)運(yùn)動(dòng)過程的對(duì)應(yīng)關(guān)系,0.4 s飛機(jī)鉤住阻攔索中間位置時(shí),飛機(jī)開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng),0.

14、42.5 s這一段時(shí)間的v-t圖線與時(shí)間軸所圍面積表示對(duì)應(yīng)的位移,而斜率表示加速度。斜率保持不變表明合外力不變,而由圖(a)可知,這個(gè)合力是兩部分阻攔索對(duì)飛機(jī)的拉力與摩擦力的合力,摩擦力不變,則阻攔索對(duì)飛機(jī)拉力的合力保持不變,兩個(gè)等值分力間的夾角越小,兩個(gè)等值分力就越小。,評(píng)析本題結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn),以艦載機(jī)為背景,利用速度圖象,考查了識(shí)圖能力、估算能力,在知識(shí)方面考查了圖線與坐標(biāo)軸所圍面積與斜率的意義、力的合成與分解、功率等,考查有深度也有廣度,難度較大。,B組自主命題省(區(qū)、市)卷題組 1.(2017天津理綜,8,6分)(多選)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩

15、點(diǎn),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(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),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,繩子拉力越小 D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛點(diǎn)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(zhǎng)為L(zhǎng),M、N的水平距離為d,bo延長(zhǎng)線交M于a,由幾何知識(shí)知ao=ao,sin =, 由平衡條件有2F cos =mg,則F=,當(dāng)b上移到b時(shí),d、L不變,不變,故F不變,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò) 誤。將桿N向右移一些,L不變

16、,d變大,變大,cos 變小,則F變大,選項(xiàng)B正確。只改變m,其他條件不變,則sin 不變,不變,衣架懸掛點(diǎn)不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,解題關(guān)鍵繩的“活結(jié)”模型兩端受力相等 如果只改變a、b的高度差,不改變a、b間的水平距離,繩與豎直桿的夾角不變,在b點(diǎn)移動(dòng)過程中,“活結(jié)”對(duì)應(yīng)的位置如圖所示。,2.(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,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(zhǎng)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(duì)地面的壓力大于自身重力 C.繩子對(duì)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(duì)平衡力

17、,答案BC由于三條繩長(zhǎng)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(duì)桿的拉力在水平方向的分力必平衡,但三個(gè)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(cuò)誤、C正確;由于三條繩對(duì)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(duì)平衡力,故D錯(cuò)誤。,評(píng)析本試題涉及不在同一平面內(nèi)的外力的分析與處理,增大了試題的難度,主要考查了受力分析與平衡問題,難度中等。,3.(2015山東理綜,16,6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(shí)A恰好不滑

18、動(dòng),B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為1,A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(duì)于B:1F=mBg,對(duì)于整體:F=2(mA+mB)g,解得=。,4.(2014山東理綜,14,6分)如圖,用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn),制成一簡(jiǎn)易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段,但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí),F1表示木板所受合力的大小,F2表示單根輕繩對(duì)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

19、時(shí)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。,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(duì)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(duì)人的作用力的合力大小為G,方向豎直向上。答案為A。,C組教師專用題組 1.(2016江蘇單科,1,3分)一輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為8 cm,在4 N的拉力作用下伸長(zhǎng)了2 cm,彈簧未超出彈性限度。

20、則該彈簧的勁度系數(shù)為() A.40 m/NB.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(cuò)點(diǎn)撥F=kx中的x為彈簧的形變量,而不是彈簧的總長(zhǎng)度。本題中如果用彈簧總長(zhǎng)度計(jì)算k值,則會(huì)錯(cuò)選B。,評(píng)析本題考查胡克定律的應(yīng)用,為容易題。,2.(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(diǎn)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,答案A支持力的方向垂直于支持

21、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(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò);靜摩擦力方向平行于接觸面與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(xiàng)都錯(cuò)誤。,3.(2013海南單科,2,3分)一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)使其中一個(gè)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(diǎn)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.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(diǎn)在多個(gè)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),其中一個(gè)力必與其余各力

22、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(diǎn)所受合力從零開始逐漸增大,做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng);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(diǎn)所受合力方向仍不變,大小逐漸減小到零,質(zhì)點(diǎn)沿原方向做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),故C正確。,4.(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(dòng) B.P靜止不動(dòng) 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(shí)沿斜面方向有:mg sin =fmgcos ,即sin cos ,當(dāng)把物體Q放在P上時(shí)、均不變,故P仍將保持靜止,且合

23、外力為零,則A、C均錯(cuò),B項(xiàng)正確。由f=mg sin 知,當(dāng)m變大時(shí)f將隨之變大,D項(xiàng)正確。,評(píng)析本題考查斜面上的自鎖現(xiàn)象,即當(dāng)tan 時(shí),靜放于斜面上的物體,無論其質(zhì)量多大也不會(huì)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。,5.(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(dòng)很小,幾乎觀察不到,這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。重力加速度為g。 (1)當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí),求紙板所受摩擦力的大小; (2)要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng),求所需拉力的大小; (

24、3)本實(shí)驗(yàn)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。若砝碼移動(dòng)的距離超過l=0.002 m,人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)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(duì)紙板的摩擦力f1=m1g 桌面對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)a2a1 解得F2(m1+m2)g (3)紙板抽出前,砝碼運(yùn)動(dòng)的距離x

25、1=a1 紙板運(yùn)動(dòng)的距離d+x1=a2 紙板抽出后,砝碼在桌面上運(yùn)動(dòng)的距離 x2=a3 l=x1+x2,由題意知a1=a3,a1t1=a3t2 解得F=2m1+(1+)m2g 代入數(shù)據(jù)得F=22.4 N,評(píng)析本題為動(dòng)力學(xué)題,重點(diǎn)考查了學(xué)生的受力分析、過程分析、臨界點(diǎn)分析的能力,其中的過程分析是難點(diǎn)。,6.(2013福建理綜,21,19分)質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿水平放置,桿兩端A、B系著長(zhǎng)為3L的不可伸 長(zhǎng)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(jì)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(duì)靜止,在空中沿AB方向水平向

26、右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)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(gè)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(1)如圖1,設(shè)平衡時(shí),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(shí),對(duì)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(gè)整體,有,圖3 F cos =(M+m)a F sin -(M+m)g=0 由

27、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,選擇題(每題6分,共60分) 1.(2017河北冀州2月模擬,15)如圖所示,質(zhì)量為m(可以看成質(zhì)點(diǎn))的小球P,用兩根輕繩OP和OP在P點(diǎn)拴結(jié)后再分別系于豎直墻上相距0.4 m的O、O兩點(diǎn)上,繩OP長(zhǎng)0.5 m,繩OP長(zhǎng)0.3 m,今在小球上施加一方向與水平成=37角的拉力F,將小球緩慢拉起。繩OP剛拉直時(shí),OP繩拉力為T1,繩OP剛松弛時(shí),OP繩拉力為T2,則T1T2為(sin 37=0.6;cos 37=0.8)() A.34B.43C.35D.45,三年模擬,A組 20152017年高考模擬基礎(chǔ)題組

28、 (時(shí)間：40分鐘 分值：60分),答案C繩OP剛拉直時(shí),由幾何關(guān)系可知此時(shí)OP繩與豎直方向夾角為37,小球受力如圖甲,則T1=mg。繩OP剛松弛時(shí),小球受力如圖乙,則T2=mg。則T1T2=35,C項(xiàng)正確。,2.(2017廣東華南三校聯(lián)考,15)如圖所示,小球A、B通過一細(xì)繩跨過定滑輪連接,它們都穿在一根豎直桿上。當(dāng)兩球平衡時(shí),連接兩球的細(xì)繩與水平方向的夾角分別為和2,假設(shè)裝置中各處摩擦均不計(jì),則A、B球的質(zhì)量之比為() A.2 cos 1B.12 cos C.tan 1D.12 sin ,答案B小球A、B都平衡時(shí),在豎直方向上:對(duì)A球T sin =mAg,對(duì)B球T sin 2=mBg,又T

29、=T,解得:=,B項(xiàng)正確。,3.(2017湖南長(zhǎng)沙三月模擬,14)如圖所示,自動(dòng)卸貨車靜止在水平地面上,車廂在液壓機(jī)的作用下,角緩慢增大,在貨物m相對(duì)車廂仍然靜止的過程中,下列說法正確的是() A.貨物受到的合外力增大 B.貨物受到的支持力不變 C.貨物受到的摩擦力增大 D.車對(duì)水平地面的作用力減小,答案C貨物處于平衡狀態(tài),受重力、支持力、靜摩擦力,合外力始終為零,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,有:mg sin =f,N=mg cos ,增大時(shí),f增大,N減小,A、B錯(cuò)誤,C正確。對(duì)貨車整體受力分析,只受重力與支持力,不受摩擦力,根據(jù)平衡條件知,車所受地面支持力不變,再根據(jù)牛頓第三定律知,車對(duì)地面的壓力

30、不變,D錯(cuò)誤。,4.(2017河南三市二模,15)用圖示簡(jiǎn)易裝置可以測(cè)定水平風(fēng)速,在水平地面上豎直固定一直桿,半徑為R、質(zhì)量為m的空心塑料球用細(xì)線懸于桿頂端O。當(dāng)風(fēng)沿水平方向吹來時(shí),球在風(fēng)力的作用下飄了起來。已知風(fēng)力大小與“風(fēng)速”和“球正對(duì)風(fēng)的截面積”均成正比,當(dāng)風(fēng)速v0=3 m/s時(shí),測(cè)得球平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角=30,則() A.風(fēng)速v=4.5 m/s時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角=45 B.若風(fēng)速增大到某一值時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角可能等于90 C.若風(fēng)速不變,換用半徑更大、質(zhì)量不變的球,則夾角增大 D.若風(fēng)速不變,換用半徑相等、質(zhì)量更大的球,則夾角增大,答案C對(duì)小球受力分析如圖,由平衡條

31、件可得風(fēng)力大小F=mg tan ,而由題意知FSv,又S=R2,則F=kR2v(k為常數(shù)),則有mg tan =kR2v,由此可知:當(dāng)風(fēng)速由3 m/s增大到4.5 m/s時(shí),= ,可得tan =,A錯(cuò)誤;因小球所受重力方向豎直向下,而風(fēng)力方向水平向右,則知細(xì)線與 水平方向的夾角不可能等于90,B錯(cuò)誤;由mg tan =kR2v可知,當(dāng)v、m不變,R增大時(shí),角增大,當(dāng)v、S不變,而m增大時(shí),角減小,C正確,D錯(cuò)誤。,5.(2017河北唐山一中模擬,15)如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定一圓心為O、半徑為R的光滑圓環(huán),原長(zhǎng)為R的輕彈簧上端固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)A,下端系有一個(gè)套在環(huán)上且重為G的小球P(可視為

32、質(zhì)點(diǎn))。若小球靜止時(shí),O、P兩點(diǎn)的連線恰好水平,且彈簧的形變未超出其彈性限度,則彈簧的勁度系數(shù)為() A.B.C.D.,答案C對(duì)小球受力分析如圖所示,由幾何知識(shí)可知=45,則F=mg,彈簧的伸長(zhǎng)量x=(- 1)R,則k=,C項(xiàng)正確。,6.(2016山西八校一聯(lián),15)如圖所示,小船被繩索牽引著勻速靠岸,若水的阻力不變,則() A.繩子張力不變B.繩子張力不斷減小 C.船所受浮力不變D.船所受浮力不斷減小,答案D對(duì)小船進(jìn)行受力分析,如圖,因?yàn)樾〈鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),所以小船處于平衡狀態(tài),設(shè)拉力與水平方向的夾角為,則有: F cos =F阻 F sin +F浮=mg 船在勻速靠岸的過程中,阻力不變,船

33、的重力不變,增大,則cos 減小,sin 增大,根據(jù)式知,繩子的張力增大,再由式知,船所受浮力減小,故D正確。,評(píng)析解決本題的關(guān)鍵是掌握共點(diǎn)力平衡,知道小船在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力為零,根據(jù)角的變化,判斷力的變化。,7.(2016江西萍鄉(xiāng)二模,16)刀、斧、鑿等切削工具的刃部叫做劈,如圖是用斧頭劈木柴的示意圖。劈的縱截面是一個(gè)等腰三角形,使用劈的時(shí)候,垂直劈背加一個(gè)力F,這個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果,使劈的兩個(gè)側(cè)面推壓木柴,把木柴劈開。設(shè)劈背的寬度為d,劈的側(cè)面長(zhǎng)為l,不計(jì)斧頭的自身重力,則劈的側(cè)面推壓木柴的力約為() A.FB.FC.FD.,答案B斧頭劈木柴時(shí),設(shè)兩側(cè)面推壓木柴的力分別為F1、

34、F2且F1=F2,利用幾何三角形與力三角形相似有=,得推壓木柴的力F1=F2=F,所以B正確,A、C、D錯(cuò)誤。,8.(2016河南八市質(zhì)檢,20)(多選)如圖所示,一個(gè)固定的圓弧阻擋墻PQ,其半徑OP水平,OQ豎 直。在PQ和一個(gè)斜面體A之間卡著一個(gè)表面光滑的重球B。斜面體A放在光滑的地面上并用一水平向左的力F推著,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)改變推力F大小,推動(dòng)斜面體A沿著水平地面向左緩慢運(yùn)動(dòng),使球B沿斜面上升一很小高度。則在球B緩慢上升過程中,下列說法中正確的是 () A.斜面體A與球B之間的彈力逐漸減小 B.阻擋墻PQ與球B之間的彈力逐漸減小 C.水平推力F逐漸增大 D.水平地面對(duì)斜面體A的

35、彈力逐漸減小,答案ABD對(duì)球B受力分析,如圖甲所示,當(dāng)球B上升時(shí),用圖解法分析B球所受各力的變化,其中角增大,FAB和FOB均減小,則A、B項(xiàng)正確。對(duì)斜面體進(jìn)行受力分析,如圖乙所示,因?yàn)镕AB減小,由牛頓第三定律知FAB=FBA,故FBA也減小,則推力F減小,水平地面對(duì)斜面體的彈力FN也減小,則C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。,9.(2015山東濟(jì)南一模,15)一串小燈籠(五只)彼此用輕繩連接,并懸掛在空中。在穩(wěn)定水平風(fēng)力作用下發(fā)生傾斜,繩與豎直方向的夾角為30,如圖所示。設(shè)每只燈籠的質(zhì)量均為m。則自上往下第一只燈籠對(duì)第二只燈籠的拉力大小為() A.2mgB.mgC.mgD.8mg,答案C自上往下以第2到

36、第5只燈籠為一整體作為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,則有 FT cos 30=4mg,得FT=mg 故選C。,10.(2015山西3月模擬,15)如圖所示,質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上,輕繩一端固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)A,另一端與小球相連。小球靜止時(shí)位于環(huán)上的B點(diǎn),此時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為60,則輕繩對(duì)小球的拉力大小為() A.2mgB.mgC.mgD.mg,答案C本題考查力學(xué)中的平衡問題。對(duì)B點(diǎn)處的小球受力分析,如圖所示,則有 T sin 60=N sin 60 T cos 60+N cos 60=mg 解得T=N=mg,則A、B、D錯(cuò),C正確。,選擇題(每題6分,共60分) 1.(20

37、17河北唐山一模,15)光滑斜面上固定著一根剛性圓弧形細(xì)桿,小球通過輕繩與細(xì)桿相連,此時(shí)輕繩處于水平方向,球心恰位于圓弧形細(xì)桿的圓心處,如圖所示。將懸點(diǎn)A緩慢沿桿向上移動(dòng),直到輕繩處于豎直方向,在這個(gè)過程中,輕繩的拉力() A.逐漸增大B.大小不變 C.先減小后增大D.先增大后減小,B組 20152017年高考模擬綜合題組 (時(shí)間：40分鐘 分值：60分),答案C當(dāng)懸點(diǎn)A緩慢向上移動(dòng)過程中,小球始終處于平衡狀態(tài),小球所受重力mg的大小和方向都不變,支持力的方向不變,對(duì)球進(jìn)行受力分析如圖所示,由圖可知,拉力T先減小后增大,C項(xiàng)正確。,方法拓展由正弦定理得=,得T=,由于mg和不變,而sin 先增

38、大,后減小,可得T 先增大后減小。,2.(2017安徽江南十校聯(lián)考,15)如圖所示,豎直面光滑的墻角有一個(gè)質(zhì)量為m,半徑為r的半球體A。現(xiàn)在A上放一密度和半徑與A相同的球體B,調(diào)整A的位置使得A、B保持靜止?fàn)顟B(tài),已知A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。則A球球心距墻角的最遠(yuǎn)距離是() A.2rB.rC.rD.r,答案C由題可知B球質(zhì)量為2m,當(dāng)A球球心距墻角最遠(yuǎn)時(shí),A受地面水平向右的摩擦力f=3mg,此時(shí)以B球?yàn)檠芯繉?duì)象,對(duì)其受力分析如圖所示,有F2=,以A和B整體為研究對(duì)象,在水平 方向有3mg=F2,則tan =,代入數(shù)據(jù)得=53。由幾何關(guān)系可知,A球球心到墻角的最遠(yuǎn)距 離l=r+2r cos

39、 =r,選項(xiàng)C正確。,關(guān)鍵點(diǎn)撥A為半球體,B為球體,密度和半徑均相同,說明mB=2mA=2m。A球心距墻角距離最遠(yuǎn)時(shí),地面對(duì)A的摩擦力f=3mg。,3.(2017山西五校四聯(lián),16)如圖所示,輕繩OA一端固定在天花板上,另一端系一光滑的圓環(huán),一根系著物體的輕繩穿過圓環(huán)后,另一端固定在墻上B點(diǎn),且OB處于水平?，F(xiàn)將A點(diǎn)緩慢沿天花板水平向右移動(dòng),且OB段的輕繩始終保持水平,則OA、OB段輕繩所受的拉力的大小TA、TB的變化情況是() A.TA增大,TB不變B.TA、TB均不變 C.TA不變,TB增大D.TA、TB均減小,答案B因?yàn)閳A環(huán)光滑,則OC、OB段輕繩所受的拉力的大小TC、TB始終相等,且等

40、于物體的重力。又OB段輕繩始終保持水平,OC段輕繩始終保持豎直,則A點(diǎn)緩慢右移,圓環(huán)也隨之右移,角不變,由平衡條件可知OA段繩上所受的拉力不變。故B項(xiàng)正確。,關(guān)鍵點(diǎn)撥BC輕繩穿過光滑圓環(huán),O點(diǎn)并非結(jié)點(diǎn)。當(dāng)A點(diǎn)向右移時(shí),光滑圓環(huán)也向右側(cè)移動(dòng),保持OB水平,物體下降。TC=TB=mg,而TA=mg保持不變。,易錯(cuò)點(diǎn)評(píng)在A點(diǎn)緩慢移動(dòng)過程中誤以為O點(diǎn)不動(dòng)從而造成錯(cuò)解。,4.(2017江西南昌3月模擬,20)(多選)如圖所示,靜止在粗糙水平面上的半徑為4R的半球的最高點(diǎn)A處有一根水平細(xì)線系著質(zhì)量為m、半徑為R的光滑小球。已知重力加速度為g。下列說法正確的是() A.地面對(duì)半球的摩擦力的方向水平向右 B.

41、細(xì)線對(duì)小球的拉力大小為mg C.保持小球的位置不變,將A點(diǎn)沿半球逐漸下移,半球?qū)π∏虻闹С至χ饾u減小 D.剪斷細(xì)線的瞬間,小球的加速度大小為0.6g,答案BD以半球和小球整體為研究對(duì)象,整體處于平衡狀態(tài),不受摩擦力作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)小球受力分析如圖,拉力FA=mg tan ,由幾何關(guān)系可知tan =,則FA=mg,B項(xiàng)正確。半球?qū)π∏?的支持力FN=,在A點(diǎn)下移時(shí),增大,cos 減小,則FN增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤。在剪斷細(xì)線的瞬間,細(xì)線 對(duì)小球的拉力消失,小球在沿切線方向有mg sin =ma,其中sin =0.6,得a=0.6g,D項(xiàng)正確。,解題指導(dǎo)A點(diǎn)沿半球下移時(shí),mg恒定,FN的方向始終在兩球心

42、連線方向上,可畫動(dòng)態(tài)矢量三角形判斷各力大小如何變化。剪斷細(xì)線時(shí),重力的作用效果是壓緊半球及在切線方向產(chǎn)生加速度a。,易錯(cuò)點(diǎn)評(píng)只考慮細(xì)線對(duì)半球有向右的拉力,同時(shí)忽視小球?qū)Π肭虻膲毫ψ饔?而誤認(rèn)為A項(xiàng)正確。,5.(2017廣東汕頭二模,16)重力都為G的兩個(gè)小球A和B用三段輕繩如圖連接后懸掛在O點(diǎn)上,O、B間的繩子長(zhǎng)度是A、B間的繩子長(zhǎng)度的2倍,將一個(gè)拉力F作用到小球B上,使三段輕繩都伸直且O、A間和A、B間的兩段繩子分別處于豎直和水平方向上,則拉力F的最小值為() A.GB.GC.GD.G,答案A對(duì)A球受力分析可知,因O、A間繩豎直,則A、B間繩上的拉力為0。對(duì)B球受力分析如圖所示,則可知當(dāng)F與

43、O、B間繩垂直時(shí)F最小,Fmin=G sin ,其中sin =,則Fmin=G,故A項(xiàng)正 確。,關(guān)鍵點(diǎn)撥O、A間繩豎直時(shí),A、B間繩上拉力為0;畫出B球的受力分析圖,結(jié)合幾何關(guān)系尋找F的最小值。,6.(2016湖南長(zhǎng)沙一模,16)如圖所示,傾角為的斜面體c置于水平地面上,小盒b置于斜面上,通過跨過光滑定滑輪的細(xì)繩與物體a連接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行,連接a的一段細(xì)繩豎直,a連接在豎直固定在地面的彈簧上,現(xiàn)向b盒內(nèi)緩慢加入適量砂粒,a、b、c始終處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法中正確的是() A.b對(duì)c的摩擦力可能先減小后增大 B.地面對(duì)c的支持力可能不變 C.c對(duì)地面的摩擦力方向始終向左 D.彈簧的

44、彈力可能增大,答案A當(dāng)向b盒內(nèi)緩慢加入砂粒的過程中,a、b、c一直處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)a分析,彈簧彈力不變,a的重力不變,則細(xì)繩拉力不變;對(duì)b、c整體分析知,其受方向始終向左的摩擦力,故c對(duì)地面的摩擦力方向始終向右,由于b、c整體質(zhì)量增大,則地面對(duì)c的支持力增大,B、C、D錯(cuò)。如果開始時(shí),b所受c的摩擦力沿斜面向上,則對(duì)b分析可知,隨著砂粒的加入b對(duì)c的摩擦力可能先減小后增大,A對(duì)。,解題關(guān)鍵a、b、c始終處于靜止?fàn)顟B(tài),隱含條件為a下面的彈簧長(zhǎng)度不變,則彈簧的彈力不變,從而可知繩子上的張力不變。以b、c整體為研究對(duì)象可分析地面與c間力的變化情況。,溫馨提示由于b和c之間為靜摩擦力,而b的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有

45、沿斜面向上和向下兩種情況,則靜摩擦力的方向有沿斜面向下和向上兩種可能。,7.(2016山西右玉一模,14)如圖所示,物塊A和滑環(huán)B用繞過光滑定滑輪的不可伸長(zhǎng)的輕繩連接,滑環(huán)B套在與豎直方向成=37的粗細(xì)均勻的固定桿上,連接滑環(huán)B的繩與桿垂直并在同一豎直平面內(nèi),滑環(huán)B恰好不能下滑,滑環(huán)和桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4,設(shè)滑環(huán)和桿間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量之比為() A.B.C.D.,答案C設(shè)物塊A和滑環(huán)B的質(zhì)量分別為m1、m2,若桿對(duì)B的彈力垂直于桿向下,因滑環(huán)B恰好不能下滑,則由平衡條件有m2g cos =(m1g-m2g sin ),解得=;若桿對(duì)B的彈力垂直于桿向上,

46、因 滑環(huán)B恰好不能下滑,則由平衡條件有m2g cos =(m2g sin -m1g),解得=-(舍去)。綜上分析 可知應(yīng)選C。,解題關(guān)鍵光滑定滑輪;繩與桿垂直;恰好不能下滑;最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。,溫馨提示滑環(huán)靜止,則環(huán)與桿之間的摩擦力為靜摩擦力,注意桿對(duì)環(huán)B的彈力有垂直于桿向上和向下兩種可能情況。要關(guān)注所求結(jié)果是否有實(shí)際的物理意義。,8.(2016安徽第三次聯(lián)考,14)如圖所示,一圓環(huán)套在豎直光滑的桿上,桿的直徑比環(huán)的內(nèi)徑略小,圓環(huán)通過輕彈簧與放在地面上的物塊相連,開始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),由靜止釋放圓環(huán),到圓環(huán)向下的速度達(dá)到最大的過程中(此過程物塊一直保持靜止)() A.圓環(huán)受到的合力在減小 B.桿對(duì)圓環(huán)的作用力在減小 C.地面對(duì)物塊的摩擦力在減小 D.地面對(duì)物塊的支持力在減小,答案A圓環(huán)從靜止釋放到速度最大的過程中,對(duì)圓環(huán)分析可知,其速度不斷增大,加速度不斷減小,所受的合力不斷減小,A項(xiàng)正確;由于環(huán)在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,彈簧的長(zhǎng)度不斷減小,彈力不斷增大,彈力沿水平方向的分力不斷增大,對(duì)環(huán)水平方向研究知,桿對(duì)圓環(huán)的作用力不斷增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)環(huán)、彈簧和物塊整體研究,地面對(duì)物塊的摩擦力與桿對(duì)環(huán)的作用力等大反向,因此地面對(duì)物塊的摩擦力不斷增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)環(huán)、彈簧和物塊整體研究知,由于環(huán)沿豎直方向向下的加速度不斷減小,因此整體所受合力向上且不斷增大,