高考物理专项冲击波讲练测系列相互作用受力分析和物体平衡

高考物理专项冲击波讲练测系列相互作用受力分析和物体平衡

‎2014年高考物理专项冲击波讲练测系列 专题02 相互作用、受力分析和物体平衡 ‎【重点知识解读】‎ 一． 力学中的三种力 ‎1.重力是由于地球对物体的吸引而产生的。重力的方向竖直向下，在地面附近，重力的大小等于mg。‎ ‎4.接触面处有摩擦力时一定有弹力，且弹力与摩擦力方向一定垂直。接触面处有弹力时不一定有摩擦力。受静摩擦力作用时物体不一定静止，受滑动摩擦力作用时物体不一定运动。摩擦力可以是阻力，也可以是动力。‎ 二． 受力分析。‎ 受力分析是把研究对象受到的所有外力都找出来，画出受力图的过程。受力分析的一般是先分析重力和电场力磁场力，再分析接触力（弹力和摩擦力）。受力分析的步骤是：（1）明确研究对象；研究对象可以是一个物体，也可以是保持相对静止的若干物体。（2）隔离物体分析受力。将研究对象从周围物体中隔离出来，只分析周围物体有哪些对它施加了作用力。（3）画出受力示意图，标明各力的符号。（4）检查画出的每一个力能否找出施力物体，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态。‎ 三、物体平衡 ‎ 1. 共点力是指作用在物体同一点上或力的作用下相交于一点的几个力。‎ 1. 平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态，即物体加速度a=0.‎ 2. 共点力平衡条件：合外力等于零；或ΣFx=0，ΣFy=0。‎ 3. 几个重要结论：‎ （1） 物体如果在两个共点力作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等、方向相反。‎ （2） 物体如果在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力必定大小相等、方向相反。‎ （3） 物体如果在多个共点力作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余几个力的合力必定大小相等、方向相反。‎ 4. 对于受两个力处于平衡状态的物体，利用二力平衡条件解答；对于受三个力作用下的平衡问题，可以利用任意两个力的合力与第三个力等大反向解答。对于受到多个力作用下的平衡问题，一般选择两个正交方向建立直角坐标系，将物体所受力分别沿两坐标系方向分解，利用平衡条件列出两坐标系方向的平衡方程解答。‎ ‎【高考命题动态】‎ 相互作用、受力分析和物体平衡都是高考重要的知识点，高考对相互作用、受力分析和物体平衡的考查可能单独考查，也可能与其它知识综合考查，难度中等。‎ ‎【最新模拟题专项训练】。‎ ‎1.（2013广西三校联考）图中AO、BO、CO是完全相同的三条绳子，将一根均匀的钢梁吊起。当钢梁足够重时，结果AO先断，则（ ） ‎ ‎ A. α=120° B．α< 120°‎ ‎ C. α> 120° D．不能确定 ‎3．(2012年3月山东德州一模)如图所示，将两个相同的木块a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上。a、b中间用一轻弹簧连接。b的右端用细绳与固定在斜面上的档板相连。开始时a、b均静止，弹簧处于压缩状态，细绳上有拉力。下列说法正确的是 ‎ A．a所受的摩擦力一定不为零 ‎ B．b所受的摩擦力一定不为零 ‎ C．细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变 ‎ D．细绳剪断瞬间b所受摩擦力可能为零 ‎8.答案：ACD解析：弹簧处于压缩状态，a所受的摩擦力方向向上，一定不为零，选项A正确；b所受的摩擦力可能为零，选项B错误；细绳剪断瞬间a所受摩擦力不变，b所受摩擦力可能为零，选项CD错误。‎ ‎4. （2013安徽师大摸底）如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则(　　)‎ A．A，B间没有静摩擦力 B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上 C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为2mgsinθ D．A与B间的动摩擦因数μ＝tanθ ‎6．(2013西安摸底)如图所示，两个相同的光滑小球甲和乙放在倾角为45o的斜面上，被一固定在斜面上的竖直挡板挡住，设每个小球的重力大小为G，甲球对乙球的作用力大小为F1，斜面对乙球的作用力大小为F2，则以下结论正确的是 （ ）‎ A． B． ‎ C． D．‎ ‎7．(2013西安摸底)在如图所示装置中，轻质滑轮悬挂在绳间，两物体质量分别为m1、m2，悬点a、b间的距离远大于滑轮的直径，不计一切摩擦，整个装置处于静止状态．则( ) ‎ ‎ A．α一定等于β B．m1一定大于m2‎ ‎ C．m1一定大于m2 D．ml可能等于m2‎ 答案：AD解析：轻质滑轮悬挂在绳间，两侧细绳中拉力相等，α一定等于β，选项A正确；由于题中没有给出角α、β的数值，不能判断出确定的m1、m2大小关系，选项D正确BC错误。‎ ‎8. （2013广西三校联考） 一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长‎0.20 m，它们的下端固定在地面上，而上端自由，如图甲所示。当加力压缩此组合弹簧时，测得力和弹簧压缩距离之间的关系如图乙所示，则两弹簧的劲度系数分别是（设大弹簧劲度系数为k1，小弹簧劲度系数为k2） （ ）‎ ‎ A. k1=l00 N/m, k2=200 N/m ‎ ‎ B. kl=200 N/m, k2=100 N/m ‎ C. k1=100 N/m, k2=300 N/m ‎ D．k1=300 N/m，k=200 N/m 答案：A解析：由图乙可得大弹簧劲度系数为k1= l00 N/m。当大弹簧压缩0.30m时，大弹簧弹力等于100N/m×0.30m=30N。小弹簧压缩0.10m，小弹簧弹力为20N，小弹簧的劲度系数 k2=20N/0.10m=200 N/m，选项A正确。‎ ‎9．（2013安徽江南十校摸底）如图所示，半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的竖向挡板MN，在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于静止状态，若用外力使MN保持竖直且缓慢向右移动，在Q落到地面以前，发现P始终保持静止，在此过程中 （ ）‎ ‎ A．MN对Q的弹力逐渐减小 ‎ B．Q所受的合力逐渐增大 ‎ C．地面对P的磨擦力逐渐增大 ‎ D．P、Q间的弹力先减小后增大 ‎10．（2013浙江重点中学协作体高三摸底）叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技。图示为六人叠成的三层静态造塑，假设每个人的重量均为G，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为 A． B． ‎ C． D．‎ ‎10、答案：C解析：隔离中间层左侧的人受力分析，受到上面人的压力G/2，由平衡条件可得每只脚所受支持力均为‎3G/4；由对称性可知，最底层正中间的人受到中间层两个人的压力为2×‎3G/4=‎3G/2；由平衡条件可得最底层正中间的人的一只脚受到的地面支持力为‎5G/4，由牛顿第三定律可得最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为‎5G/4，选项C正确。‎ 甲 F 乙 丙 F F ‎11. （2013哈尔滨三中月考）甲、乙、丙三个质量相同的物体与水平面的动摩擦因数相同，受到三个大小相同的作用力F沿水平面向右运动。则它们受到的摩擦力的大小关系是：‎ A.三者相同 B．乙最大 ‎ ‎ C.丙最大 D.已知条件不够，无法判断 答案：B解析：由图可知，乙对地面压力最大，甲对地面压力最小，根据摩擦定律，它们受到的摩擦力乙最大，甲最小，选项B正确。‎ ‎12．（2013届江西省重点中学高三联考）下列有关受力分析不正确的是（ ）‎ A．图甲中钩码和铅笔静止，轻质铅笔中的弹力沿铅笔方向 B．图乙中人随自动扶梯一起沿斜面以加速度a运动中，人受的摩擦力水平向右 C．图丙中与水平转盘一起匀速转动的物块受到的摩擦力一定垂直物块的速度 D．图丁中运动火车车轮在不挤压铁轨的转弯路段所受重力与支持力的合力沿路面向下 ‎13. （2013江苏徐州摸底）如图所示，一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上，一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点，另一端系在滑块上，弹簧与竖直方向的夹角为30°．则A．滑块可能受到三个力作用 B．弹簧一定处于压缩状态 C．斜面对滑块的支持力大小可能为零 D．斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg ‎14．（2013衡水中学调研）‎ 如图所示，上表面光滑的半圆柱体放在水平面上，小物块从靠近半圆柱体顶点O的A点，在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点，此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态．下列说法中正确的是（ ）‎ A．半圆柱体对小物块的支持力变大 ‎ B．外力F先变小后变大 C．地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小 ‎ D．地面对半圆柱体的支持力变大 答案：C解析：在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点，半圆柱体对小物块的支持力变小，外力F变大，选项AB错误；在O点，地面对半圆柱体的摩擦力为零；下滑到B点，地面对半圆柱体的摩擦力为零；所以地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小，选项C正确；地面对半圆柱体的支持力变小，选项D错误。‎ ‎15、（2013衡水中学调研）图中弹簧秤、绳和滑轮的重量均不计，绳与滑轮间的摩擦力不计，物体的重力都是G，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则（ ）‎ A．F1>F2=F3 B．F3=F1>F‎2 C．F1=F2=F3 D． F1>F2 =F3‎ 答案：B解析：甲读数为F1=G，乙读数为F2=Gsin60°，乙读数为F3=G，选项B正确。‎ ‎16．（2013衡水中学调研）如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上．物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次的推力之比为 （ ） ‎ A．cos θ＋μsin θ ‎ B．cos θ－μsin θ C．1＋μtan θ ‎ D．1－μtan θ ‎17．（2013山东济南期中检测）一轻杆BO，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，B端挂重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图所示。现将细绳缓慢向左拉，使杆BO与AO的夹角逐渐减小，则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力FN的大小变化情况是（ ）‎ B O A F A．FN先减小，后增大 ‎ B．FN始终不变 ‎ C． F先减小，后增大 ‎ D． F始终不变 ‎18.（2013山东济南测试）如图所示，在水平板左端有一固定挡板，挡板上连接一轻质弹簧。紧贴弹簧放一质量为m的滑块，此时弹簧处于自然长度。已知滑块与板的动摩擦因数及最大静摩擦因数均为。现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为θ，最后直到板竖直，此过程中弹簧弹力的大小F随夹角θ的变化关系可能是图中的（ ）‎ ‎【答案】C ‎【解析】设板与水平面的夹角为α时，滑块相对于板刚要滑动，则由mgsinα=μmgcosα得 tanα= ，α= ，则θ在0-范围内，弹簧处于原长，弹力F=0；当板与水平面的夹角大于α时，滑块相对板缓慢滑动，由平衡条件得F=mgsinθ-μmgcosθ= ，其中tanβ=-μ，说明F与θ是正弦形式的关系．当θ= 时，F=mg．故选C。‎ 则当α=θ时，F有最小值，即Fmin = mgsin2θ． ‎ ‎ （2）因为m及M均处于平衡状态，整体受到地面摩擦力等于F的水平分力 即fM=Fcos(α+θ) 当F取最小值mgsin2θ时 fM=Fmincos2θ=mgsin2θcos2θ=mgsin 4θ ‎20.‎ ‎ （2013武汉摸底）如图所示，质量为m的匀质细绳，一端系在天花板上的A点，另一端系在竖直墙壁上的B点，平衡后最低点为C点。现测得AC段绳长是B段绳长的n倍，且绳子B端的切线与墙壁的夹角为α。试求绳子在C处和在A处的弹力分别为多大?(重力加速度为g)‎ ‎20.解析：以BC段绳子为研究对象，设绳子B端所受弹力为TB，C处所受弹力为TC，如图甲所示。‎ TBcosα=mg，‎ ‎21、（8分）（2013衡水中学调研）在水平地面上放一木板B，重力为G2=100N，再在木板上放一货箱A，重力为G1=500N，设货箱与木板、木板与地面的动摩擦因数μ均为0.5，先用绳子把货箱与墙拉紧，如图所示，已知sinθ=3/5,cosθ=4/5，然后在木板B上施一水平力F，想把木板从货箱下抽出来，F至少应为多大？‎ 解：物体A、B的受力图如图所示，由受力平衡知：‎ 对 A：‎ ‎ ……① ‎ ‎ ……② ‎ ‎ ……③） ‎ 对B： ……④ ‎ ‎ ……⑤ ‎ ‎ ……⑥‎ 由①~⑥知： F=850N ‎ ‎【最新高考题专项检测】‎ ‎2. （2012·新课标理综）如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 A．.N1始终减小，N2始终增大 B．.N1始终减小，N2始终减小 C．.N1先增大后减小，N2始终减小 D．.N1先增大后减小，N2先减小后增大 ‎【答案】：B ‎【解析】：画出小球受力图，墙面对球的压力大小为N1=mgcotθ，木板对球的支持力N2’=mg/sinθ。将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。θ逐渐增大，.N1始终减小，N2始终减小，选项B正确。‎ ‎【考点定位】此题物体动态平衡、受力分析等。‎ ‎3.（2012·浙江理综）如图所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=‎1.0kg的物体。细绳的一端与物体相连。另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9N。关于物体受力的判断（取g=‎9.8m/s2）.下列说法正确的是（ ）‎ A.斜面对物体的摩擦力大小为零 B.斜面对物体的摩擦力大小为4.9N,方向沿斜面向上 C.斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向竖直向上 D.斜面对物体的支持力大小为4.9N，方向垂直斜面向上 ‎4. （2012·广东理综物理）如图3所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角均为45°，日光灯保持水平，所受重力为G，左右两绳的拉力大小分别为 A.G和G B. 和 C. 和 D. 和 ‎【答案】：B ‎【解析】：左右两绳的拉力合力等于G，由2Fcos45°=G，解得，选项B正确。‎ ‎【考点定位】此题考查力的合成与平衡条件。‎ ‎5．(2012上海物理)已知两个共点力的合力为50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为30N。则 （ ）‎ ‎（A）F1的大小是唯一的 （B）F2的力向是唯一的 ‎（C）F2有两个可能的方向 （D）F2可取任意方向 ‎【答案】：C【解析】：画出力的矢量图，可以看出，F2有两个可能的方向，选项C正确。‎ ‎【考点定位】此题考查力的合成和分解。‎ ‎6. （2012·海南物理）下列关于摩擦力的说法，正确的是 ‎ A．作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速 ‎ B．作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速 C．作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速 D．作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速 ‎7.（2012·新课标理综）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图）。设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ。‎ （1） 若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。‎ （2） 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为λ。已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动。求这一临界角的正切tanθ0。‎ 解：(1)设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把。将推拖把的力沿竖直和水平方向分解，按平衡条件有 Fcosθ+mg=N，①‎ Fsinθ=f，②‎ 式中N和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力，按摩擦定律有：f=μN③‎