专题02+相互作用-备战2019高考物理专项攻关高分秘籍

专题02+相互作用-备战2019高考物理专项攻关高分秘籍

本专题在全国卷中占有较高的分值，考查频率最高的是摩擦力及共点力的平衡，常以选择题的形式出现，对理解能力要求较高。也有与牛顿运动定律、能量以及电磁学等知识结合的计算题，难度中等偏下。考生要熟记弹力、摩擦力方向的判断和大小的分析与计算规律，熟练掌握受力分析技巧、动态平衡问题、极值与临界问题的解题思路 ‎【备考建议】‎ ‎【经典例题】（包括了力学中的三种力、力的合成和分解法、力的动态分析、死结和活结问题、连接体问题、轻绳和轻杆问题等）‎ 一、 力学中的三种力-重力、弹力、摩擦力 例1如图所示，两个物体A、B叠放在一起，接触面粗糙。现将它们同时以相同的速度水平抛出，不计空气阻力。在运动的过程中，物体B （ ）‎ ‎ ‎ A. 只受重力 B. 受重力和A对它的压力 C. 受重力和A对它的摩擦力 D. 受重力、A对它的压力和摩擦力 ‎【答案】A 考点：本题考查平抛运动、力。‎ 例2(2018·衡水调研)装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出，如图所示，则在匀加速拖出的过程中(　　)‎ A．材料与平台之间的接触面积逐渐减小，摩擦力逐渐减小 B．材料与平台之间的相对速度逐渐增大，摩擦力逐渐增大 C．平台对材料的支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小 D．材料与平台之间的动摩擦因数不变，支持力也不变，因而工人的拉力也不变 ‎【答案】D 二、力的合成与分解-平行四边形法、正交分解法 ‎ 例1（2018安徽合肥三模） 一直角V形槽固定在水平面上，其横截面如图所示，BC面与水平面间夹角为60°，有一质量为m的正方体木块放在槽内，木块与AB面间的动摩擦因数为μ，与BC面间无摩擦。现用平行于槽的水平力F推木块，使之沿槽向里匀速运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）‎ A. 木块受到5个力的作用 B. 木块对V形槽的作用力大小为mg C. 推力F大小为=μmg ‎ D. 木块对BC面的压力大小为 ‎ ‎【参考答案】AC ‎ ‎【命题意图】本题考查受力分析、力的分解、摩擦定律、平衡条件及其相关的知识点。‎ ‎【易错剖析】解答此题常见错误主要有：一是没有看清题述，误认为 V形槽两个侧面对木块都有摩擦力，分析受力得出木块受到6个力，导致漏选A，导致运用平衡条件得出推力大小大于=μmg，导致漏选C；二是没有考虑到摩擦力，根据平衡条件导致错选B；三是力的分解出错，导致错选D。‎ 例2所受重力G1=8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点上．PA偏离竖直方向37°角，PB在水平方向，且连在所受重力为G2=100N的木块上，木块静止于倾角为θ=37°的斜面上，如图所示．试求：‎ ‎ ‎ ‎（1）木块与斜面间的摩擦力；‎ ‎（2）木块所受斜面的弹力．‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）（2）对结点P受力分析如图甲所示，由平衡条件得：‎ ‎ ‎ 在竖直方向：（1分）‎ 考点：共点力的平衡条件的应用 ‎【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解．本题先以结点P为研究对象，分析受力情况，由平衡条件求出BP绳的拉力大小，再以G2为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求解斜面对木块的摩擦力和弹力。‎ 三、动态平衡问题 例1（2018江西南昌三模）如图所示，倾斜的木板上有一静止的物块，水平向右的恒力F作用在该物块上，在保证物块不相对于木板滑动的情况下，现以过木板下端点O的水平轴为转轴，使木板在竖直面内顺时针缓慢旋转一个小角度。在此过程中下面说法正确的是 A．物块所受支持力一定变大 B．物块所受支持力和摩擦力的合力一定不变 C．物块所受摩擦力可能变小 D．物块所受摩擦力一定变大 ‎【参考答案】BC ‎【命题意图】本题考查受力分析、平衡条件及其相关的知识点。‎ 例2(2018·衡水检测)如图所示，有一质量不计的杆AO，长为R，可绕A自由转动。用绳在O点悬挂一个重为G的物体，另一根绳一端系在O点，另一端系在圆弧形墙壁上的C点。当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变)，OC绳所受拉力的大小变化情况是(　　)‎ A．逐渐减小　　　　　　　 B．逐渐增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 ‎【参考答案】C 四、平衡状态的连接体问题 ‎ 例1(2018·扬州调研)两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°，M、m均处于静止状态。则(　　)‎ A．绳OA对M的拉力小于绳OB对M的拉力 B．绳OA、OB对M的拉力大小相等 C．m受到水平面的静摩擦力大小为零 D．m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左 ‎【参考答案】AD ‎【解析】设绳OA对M的拉力为FA，绳OB对M的拉力为FB，由M处于静止状态可得：FA·cos 30°＝FB·cos 60°即FA＝FB，故选项A正确，B错误；因FB＞FA，物体m有向右滑动的趋势，m受到水平面的摩擦力的方向水平向左， 选项D正确，C错误。 ‎ 例2如图所示，一质量为M的斜面体静止在水平地面上，物体B受沿斜面向上力F作用沿斜面匀速上滑，A、B之间的动摩擦因数为，，且质量均为m，则 （ ）‎ ‎ ‎ A. A、B保持相对静止 B. 地面对斜面体的摩擦力等于 C. 地面受到的压力等于(M +2m)g D. B与斜面间的动摩擦因数为 ‎【答案】D ‎ ‎ 考点：共点力的平衡。‎ 五、与弹簧相关的平衡问题 例1（2018全国联考）．如图所示，A、B、C三个物体的质量是，A、B两物体通过绳子绕过定滑轮相连，B、C用劲度系数k2的弹簧相连，弹簧k1一端固定在天花板上，另一端与滑轮相连。开始时，A、B两物体在同一水平面上，不计滑轮、绳子、弹簧的重力和一切摩擦。现用竖直向下的力缓慢拉动A物体，在拉动过程中，弹簧、与A、B相连的绳子始终竖直，到C物体刚要离开地面（A没落地，B没有与滑轮相碰）， 此时A、B两物体的高度差 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【参考答案】D ‎【名师解析】开始时，弹簧k1的拉力是A物体重力的两倍，所以它的拉伸量；弹簧k2压力是B、A两物体的重力差，所以它的压缩量。‎ 当到C物体刚要离开地面时，弹簧k1的拉力是B、C两物体重力和的两倍，所以它的位伸量，；‎ 例2(2018·启东中学)如图所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四个小物块,各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接,正好组成一个菱形,∠BAD=120°,整个系统保持静止状态.已知A物块所受的摩擦力大小为f,则D物块所受的摩擦力大小为 (　　)‎ A. f ‎ B. f ‎ C. f ‎ D. 2f ‎【参考答案】C　‎ 六、活结问题 例1（2018云南昭通五校联考）如图所示，某同学通过滑轮组将一重物缓慢吊起的过程中，该同学对绳的拉力将（滑轮与绳的重力及摩擦均不计）（ ）‎ A． 越来越小 B． 越来越大 C． 先变大后变小 D． 先变小后变大 ‎2.【参考答案】B 例2.(2016·湖北华师一附中等八校联考)如图7所示，两竖直木桩ab、cd固定，一不可伸长的轻绳两端固定在a、c端，绳长为L，一质量为m的物体A通过轻质光滑挂钩挂在轻绳中间，静止时轻绳两端夹角为120°。若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，物体A悬挂后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内。若重力加速度大小为g，关于上述两种情况，下列说法正确的是(　　)‎ A.轻绳的弹力大小为2mg B.轻绳的弹力大小为mg C.橡皮筋的弹力大于mg D.橡皮筋的弹力大小可能为mg ‎【参考答案】　B 七、死结问题 例1(2016·辽宁朝阳三校联考) (14分)物体A的质量为2 kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体A上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F，相关几何关系如图所示，θ＝60°。若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围。(g取10 m/s2)‎ ‎【解析】　作出物体A的受力分析图如图所示，由平衡条件得 Fsin θ＋F1sin θ－mg＝0①‎ Fcos θ－F2－F1cos θ＝0②‎ 所以由③式得Fmax＝＝N 由④式得，Fmin＝＝N。‎ 综合得F的取值范围为N≤F≤N。‎ ‎【参考答案】　N≤F≤N ‎【走进高考】‎ ‎1、 (2018·石家庄联考)如图所示，物块M在静止的传送带上匀速下滑时，传送带突然顺时针(图中箭头所示)转动起来，则传送带转动后，下列说法正确的是(　　)‎ A．M受到的摩擦力不变 B．M受到的摩擦力变大 C．M可能减速下滑 D．M可能减速上滑 ‎2、(2016山东淄博模拟)如图所示，一只小鸟沿着较粗且均匀的树枝从右向左缓慢爬行，在小鸟从A运动到B的过程中 A．树枝对小鸟的作用力先减小后增大 ‎ B．树枝对小鸟的摩擦力先增大后减小 C．树枝对小鸟的弹力先增大后减小 ‎ D．树枝对小鸟的弹力保持不变 ‎3、多选（2018·天津卷）明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺庙倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之,曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则 A. 若F一定，θ大时大 B. 若F一定，θ小时大 C. 若θ一定，F大时大 D. 若θ一定，F小时大 ‎4、多选（2018广州一模）如图，半圆柱体Q放在水平地面上，表面光滑的圆柱体P放在Q和墙壁之间，Q的轴线与墙壁之间的距离为L，已知Q与地面间的动摩擦因数µ=0.5，P、Q横截面半径均为R，P的质量是Q的2倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P、Q均处于静止状态，则 A．L越大，P、Q间的作用力越大 B．L越大，P对墙壁的压力越小 C．L越大，Q受到地面的摩擦力越小 D．L的取值不能超过 ‎5、粗铁丝弯成如图所示半圆环的形状，圆心为O，半圆环最高点B处固定一个小滑轮，小圆环A用细绳吊着一个质量为m2的物块并套在半圆环上。一根一端拴着质量为m1的物块的细绳，跨过小滑轮后，另一端系在小圆环A上。设小圆环、滑轮、绳子的质量以及相互之间的摩擦均不计，绳子不可伸长。若整个系统平衡时角AOB为α，则两物块的质量比m1︰m2为 （ ）‎ ‎ ‎ A. cos B. 2sin C. sin D. 2 cos ‎6、如图所示，轻杆BC的一端用铰链接于C，另一端悬挂重物G，并用细绳绕过定滑轮用力拉住。开始时，，现用拉力F使缓慢减小，直到BC接近竖直位置的过程中，杆BC所受的压力 （ ）‎ A．保持不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先增大后减小 ‎7、(2017·湖南十二校联考)如图所示，光滑斜面的倾角为30°，轻绳通过两个滑轮与A相连，轻绳的另一端固定于天花板上，不计轻绳与滑轮的摩擦。物块A的质量为m，不计滑轮的质量，挂上物块B后，当动滑轮两边轻绳的夹角为90°时，A、B恰能保持静止，则物块B的质量为(　　)‎ A.m　　　　　　　　 B.m C．m D．2m ‎8、 (2018·青岛名校联考)如图所示，一质量均匀的实心圆球被直径AB所在的平面一分为二，先后以AB沿水平和竖直两种不同方向放置在光滑支架上，处于静止状态，两半球间的作用力分别为F和F′，已知支架间的距离为AB长度的一半，则等于(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎9、如图所示，倾角为30°的光滑斜面上，劲度系数为k的轻质弹簧一端系在质量为m的小球上，另一端固定在墙上的P点．小球在斜面上静止时，弹簧与竖直方向的夹角为60°，则弹簧的形变量大小为 （ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎10、如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上，两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细线相连，两球均处于静止状态，已知B球质量为m，O点在半圆柱体圆心O1的正上方，OA与竖直方向成30°角，OA长度与半圆柱体半径相等，OB与竖直方向成45°角，则下列叙述正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ A. 小球A、B受到的拉力TOA与TOB相等，且TOA＝TOB＝‎ B. 弹簧弹力大小 C. A球质量为 D. 光滑半圆柱体对A球支持力的大小为mg ‎11、如图所示，M为定滑轮，一根细绳跨过M，一端系着物体C，另一端系着一动滑轮N，动滑轮N两侧分别悬挂着A、B两物体，已知B物体的质量为3kg，不计滑轮和绳的质量以及一切摩擦，若C物体的质量为9kg，则关于C物体的状态下列说法正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ A. 当A的质量取值合适，C物体有可能处于平衡状态 B. 无论A物体的质量是多大，C物体不可能平衡 C. 当A的质量足够大时，C物体不可能向上加速运动 D. 当A的质量取值合适，C物体可以向上加速也可以向下加速运动 ‎12、如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O安在一根轻木杆B上，一根轻绳AC绕过滑轮，A端固定在墙上，且绳保持水平，C端挂一重物，BO与竖直方向夹角θ=45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到木杆作用力大小变化情况是（　　）‎ A．只有角θ变小，作用力才变大 B．只有角θ变大，作用力才变大 C．不论角θ变大或变小，作用力都是变大 D．不论角θ变大或变小，作用力都不变 ‎13、(2016·宁夏银川模拟)两物体M、m用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图所示，OA、OB与水平面的夹角分别为30°、60°，M、m均处于静止状态。则(　　)‎ A.绳OA对M的拉力大小大于绳OB对M的拉力大小 B.绳OA对M的拉力大小小于绳OB对M的拉力大小 C.m受到水平面的静摩擦力大小为零 D.m受到水平面的静摩擦力的方向水平向左 ‎14（2018全国联考）如图所示，质量为m的木板B放在水平地面上，质量也为m的木箱A放在木板B上．一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在地面的木桩上，绳绷紧时与水平面的夹角为θ。已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数、木板B与地面之间的动摩擦因数均为μ。现用水平力F将木板B从木箱A下面匀速抽出。则下列说法确的是 A.细绳的张力大小 B.细绳的张力大小 C.水平拉力 D. 水平拉力 ‎15、（2018湖北华大新高考联盟测评）如图（a）所示，三棱柱的左、右两侧斜面的倾角a＝b＝45°，物块P、Q用跨过定滑轮的轻绳相连，分别放在两侧的斜面上，此时物块P恰好不向下滑动。已知P、Q与斜面之间的动摩擦因数均为m＝tanl5°，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。‎ ‎（1）求物块P、Q的质量之比m1：m2；‎ ‎（2）当三棱柱缓慢绕右侧棱边顺时针转动q角，如图（b）所示，物块Q恰好不下滑，求q角。‎ ‎16、（2015河北石家庄质检I）如图所示，质量M等于2kg的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m=1kg 的小球相连。今用跟水平方向成60°角的力F=10 N拉着球并带动木块一起向右匀速运动，运动中M、‎ m相对位置保持不变，g取10ms2。求：   ‎ ‎（1）轻绳与水平方向夹角θ；‎ ‎（2）木块M与水平杆间的动摩擦因数μ。‎ ‎1、【参考答案】A ‎2、【参考答案】C ‎3、【参考答案】BC ‎【名师解析】试题分析：由于木楔处在静止状态，故可将力F沿与木楔的斜面垂直且向上的方向进行分解，根据平行四边形定则，画出力F按效果分解的图示．并且可据此求出木楔两侧产生的推力．‎ 选木楔为研究对象，木楔受到的力有：水平向右的F、和两侧给它的与木楔的斜面垂直的弹力，由于木楔处于平衡状态，所以两侧给木楔的斜面垂直的弹力与F沿两侧分解的推力是相等的，力F的分解如图：‎ 则，，故解得，所以F一定时，越小，越大；一定时，F越大，越大，BC正确；‎ ‎4、【参考答案】AD ‎【名师解析】隔离P受力分析，画出受力分析图，L越大，P、Q间的作用力越大 ‎，墙壁对P的作用力越大，根据牛顿第三定律，L越大，P对墙壁的压力越大，选项A正确B错误；对P、Q整体受力分析，由平衡条件可知，L越大，Q受到地面的摩擦力越大，选项C错误；当L的取值为时，圆柱体圆心的连线与水平面夹角的余弦值为3/5，正弦值为4/5，设Q的质量为m，则P、Q间的作用力为F=2.5mg，其水平分力为Fx=2.5mg×3/5=1.5mg，Q与地面之间的压力为3mg，Q与地面之间的最大静摩擦力为f=µ·3mg=1.5mg，所以L的取值不能超过，若L的取值超过，则平衡不能维持，选项D正确。‎ ‎5、【答案】B ‎【解析】‎ ‎ ‎ 考点：力的平衡及正交分解法。‎ ‎6、‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎ ‎ 以B点为研究对象，受到三个力分别为重物拉B点拉力T1=G，AB绳子拉力T2=F，及杆CB对B的弹力FN ‎，三力合成如图所示，从图中可以看出，则有，得，则A正确。‎ 考点：本题考查物体的平衡。‎ ‎7、【参考答案】A ‎8、【参考答案】A ‎9、【答案】D ‎【解析】‎ 对小球受力分析得，球受三个力的作用，一是重力mg，二是弹簧对球斜向下的弹力kx，三是斜面对球的支持力F，对这三个力沿竖起与水平方向正交分解得，在水平方向：Fsin30°=kxsin60°；在竖直方向：Fcos30°=kxcos60°+mg，联立方程解之得x=mg/k，故D正确。‎ 考点：力的正交分解。‎ ‎10、【答案】C ‎【解析】对B受力分析可知：细绳的拉力，则TOA＝TOB＝，选项A错误；弹簧弹力大小，选项B错误；对A球受力分析可知： ，解得： ，选项C正确；光滑半圆柱体对A球支持力的大小为，选项D错误；故选C．‎ 考点：物体的平衡 ‎11、【答案】AD 考点：牛顿定律的应用 ‎【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解题时要分析滑轮两边物体的质量关系，根据牛顿定律讨论求解．‎ ‎12、【参考答案】.D ‎ ‎【名师解析】：对滑轮受力分析，受两个绳子的拉力和杆的弹力；滑轮一直保持静止，合力为零，故杆的弹力与两个绳子的拉力的合力等值、反向、共线；由于两个绳子的拉力大小等于重物的重力，大小不变，方向也不变，故两个拉力的合力为 mg，与水平方向成45°斜向右下方，选项D正确。‎ ‎13、‎ ‎【参考答案】BD ‎【名师解析】取O点为研究对象进行受力分析，如图所示，则有FTA＜FTB，所以m受水平面的静摩擦力的方向水平向左，选项B、D正确。‎ ‎14、‎ ‎【参考答案】C ‎【名师解析】木箱A受力分析如图所示 ‎15、【名师解析】（1）三棱柱转动之前，物块P恰好不向下滑动。分析P的受力，有 Ff1＝mFN1（1分）‎ FN1＝m1gcosa（1分）‎ m1gsina－Ff1＝FT（1分）‎ 分析Q的受力，有 Ff2＝mFN2（1分）‎ FN2＝m2gcosb[来源:Z|X|X|K] m2gsinb＋Ff2＝FT 解得：‎ ‎（2）三棱柱转动q角后，物块Q恰好不下滑。分析Q的受力，有 ‎（1分）‎ ‎＝m1gcos(a－q)（1分）‎ m1gsin(a－q)＋＝（1分）‎ 联立解得：‎ 所以q＝30°‎ ‎16、【参考答案】（1）30° （2）μ＝ ‎（2）M、m整体处于静止状态，可看做整体，系统所受合力为零。‎ 以M、m整体为研究对象。由平衡条件得[]‎ 水平方向Fcos60°－μFN＝0 ③‎ 竖直方向FN＋Fsin60°－Mg－mg＝0 ④‎ 由①②得μ＝。‎