北京市2019版高考物理专题二相互作用课件.ppt

专题二相互作用,高考物理(北京市专用),1.(2013北京理综,16,6分)倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosB.木块对斜面体的压力大小是mgsinC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsincosD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g,考点一常见的三种力力的合成与分解A组自主命题北京卷题组,五年高考,答案D对木块受力分析,如图所示,木块静止,由平衡条件:Ff=mgsin,FN=mgcos,故选项A、B均错误;对斜面体和木块整体分析,桌面对斜面体的摩擦力为零,支持力与整体重力平衡,故选项C错误,选项D正确。,2.(2017课标,17,6分)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A.86cmB.92cmC.98cmD.104cm,答案B设弹性绳劲度系数为k,绳总长l1=100cm时,绳上弹力大小F1=k(l1-l0),绳中点处受力平衡,设绳与水平方向夹角为,则有2F1sin=F=G,cos=,sin=,绳两端缓慢移至同一点时,设绳长为l2,其弹力大小F2=k(l2-l0),此时绳中点处受力平衡,有2F2=F=G,综上所述有2k(l1-l0)sin=2k(l2-l0),解得l2=92cm,则选项B正确。,解题关键关键词理解与情景构建弹性绳可按弹簧模型处理,始终处于弹性限度内说明劲度系数k不变,钩码挂在绳的中点,绳中点处受力平衡,两侧绳上弹力大小相等,等于弹性绳的弹力。,B组统一命题、课标卷题组,3.(2016课标,17,6分)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()A.B.mC.mD.2m,答案C由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上方,则1=2,3=4,1=5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由平衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,即5=6,由几何关系得1=2=5=6=30,3=4=60。再由物块与挂钩的受力平衡有mgcos60+mgcos60=Mg,故有M=m,C正确。,考查点力的平衡、力的合成与分解。,评析试题以连接体的平衡为载体,考查了受力分析、平衡条件的应用,对数学运算能力有较高的要求,难度中等偏上。,疑难突破题目中轻环、摩擦不计是分析关键,注意对称性的应用哦。,1.2011北京理综,22(1),6分如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止。画出此时小球的受力图,并求力F的大小。,考点二受力分析共点力的平衡A组自主命题北京卷题组,解析受力分析如图,根据平衡条件,应满足Tcos=mg,Tsin=F拉力F=mgtan,答案见解析,2.(2017课标,21,6分)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为()。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中()A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小,B组统一命题、课标卷题组,答案AD本题考查对共点力平衡问题的理解和推理能力,要求运用数学工具求解物理问题。设MN上的张力为T,OM上的张力为F,在缓慢拉起的过程中重物处于动态平衡状态。当OM与竖直方向成任意角时,由受力分析有Fcos+Tcos(-)=mgFsin=Tsin(-)利用三角函数化简解得T=mg,F=mg可知,在由0增加至的过程中,MN上的张力T逐渐增大,选项A正确,B错误。由于OM与MN之间的夹角,所以在由0增加至的过程中,-的值先由大于减小至后,进一步再减小,相应sin(-)的值先增大后减小,即OM上的张力F先增大后减小,选项C错误,D正确。,一题多解重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个力的作用。缓慢拉起过程中任一时刻可认为是平衡状态,三力的合力恒为0。如图所示,由三角形定则得一首尾相接的闭合三角形,由于且不变,则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上移动,由图可以看出,在OM被拉到水平的过程中,绳MN中拉力一直增大且恰好达到最大值,绳OM中拉力先增大后减小,故A、D正确,B、C错误。,3.(2017课标,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为()A.2-B.C.D.,答案C本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示甲乙由平衡条件:F=f、FN=mg而f=FN=mg即F=mg当F的方向与水平面成60角时,其受力如图乙,由平衡条件:Fcos60=f1f1=FN1=(mg-Fsin60)联立解得=,选项C正确。,一题多解受力变化时,物块和桌面间的动摩擦因数不变,不妨假设摩擦力和支持力的合力方向与支持力的夹角为,则有tan=,因不变,故角不变,即F与mg的合力方向不变,由图可知,当F由水平变为与水平面夹角为60时,F大小不变,=30,再由=tan得=tan30=选项C正确。,4.(2016课标,19,6分)(多选)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则()A.绳OO的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化,答案BD系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga,C项错误;以O点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角不变,由平衡条件知,绳OO的张力T2恒定不变,A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则FN+T1cos+Fsin-Gb=0f+T1sin-Fcos=0FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。,考查点共点力的平衡、力的合成与分解。,方法技巧以O点为研究对象,由三力平衡分析绳OO的张力变化情况;以物块b为研究对象,用正交分解法列方程分析物块b所受支持力及与桌面间摩擦力的变化情况。,评析本题考查了物体的平衡及平衡状态下的连接体问题,正确的受力分析是解题的关键。,5.(2016课标,14,6分)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中()A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小,答案A由题意知,系统处于动态平衡状态,分析O点的受力情况如图所示,其中T=G恒定不变,F方向不变,T大小方向均改变,在O点向左移动的过程中,角逐渐变大,由动态矢量三角形可知F、T均逐渐变大,故A项正确。,6.(2009北京理综,18,6分)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则(),A.将滑块由静止释放,如果tan,滑块将下滑B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果tan时,mgcosmgsin,滑块将静止,A错误;FBFCB.FAFCFBD.FCFAFB,答案C对三根绳子的结点进行受力分析如图所示,FA与FB合成的合力与FC等大反向,由力的三角形各边关系得FAFCFB。,11.(2016北京东城二模,15)如图所示,两竖直杆顶端M、N位于等高处,将一根不可伸长的轻绳两端分别固定在M、N两点,物体通过轻质光滑挂钩挂在轻绳中间,静止时轻绳所成夹角为120。若保持绳长不变,只适当增加两竖直杆之间的水平距离,此时()A.轻绳的弹力比物体的重力小B.轻绳的弹力与物体的重力相等C.轻绳的弹力比物体的重力大D.轻绳的弹力大小与物体的重力无关,答案C令轻绳的弹力大小为F,由平衡条件可得2Fcos=mg,式中为静止时轻绳所成夹角,=120时,F=mg,由数学知识知,适当增加两竖直杆之间的水平距离,轻绳所成夹角变大,则F变大,Fmg,故选项C正确。,12.(2018北京民大附中月考,3)如图所示,A、B两物体通过轻细绳跨过定滑轮相连接,已知物体A的质量大于物体B的质量,开始它们处于静止状态;在水平拉力F的作用下,物体A向右做变速运动,同时物体B匀速上升。设水平地面对物体A的支持力为N、摩擦力为f,绳子对A的拉力为T,那么在物体B匀速上升的过程中,下列说法中正确的是()A.N、f、T都增大B.N、f增大、T不变C.N、f、T都减小D.N、T减小、f不变,答案B运动过程中,对A、B受力分析。GB=TT=TGA=Tsin+NF=Tcos+f运动过程中T保持不变。减小,sin减小,则N变大。f=N,不变,f变大。选项B正确。,1.(2018北京朝阳期中,7)如图所示,在竖直光滑墙壁上用细绳将一个质量为m的球挂在A点,平衡时细绳与竖直墙的夹角为,mg,TmgB.Nmg,TmgD.Nmg,Tmg,B组20162018年高考模拟综合题组时间:35分钟分值:60分,一、选择题(每题5分,共40分),答案C作出球的受力分析图如图所示。由几何关系及平衡条件有T=,N=mgtan,因mg,Nmg,Nmg故C选项正确。,2.(2018北京朝阳期中,5)如图所示,一个木块在水平外力F1和F2的作用下静止在水平桌面上。已知F1=12N,F2=4N。若只撤去外力F1,则木块在水平方向上受到的合力为()A.12N,方向向左B.8N,方向向右C.2N,方向向左D.0,答案D根据平衡条件可知木块初始时受桌面的静摩擦力f=F1-F2=8N,方向水平向左,故可判定木块与桌面间的最大静摩擦力fmf=8N。当撤去F1后,因F2GB.NA的方向由A指向O,NAGC.NA的方向由A指向C,NAGD.NA的方向由A指向C,NA=G,答案B弹力方向为垂直于接触面指向受力物体,因此NA的方向为垂直于半圆球的切面指向半圆球,即沿半径由A指向O,半圆球受重力、NA、NB,且NA、NB夹角小于120,G、NA、NB的合力为零,由对称性和平行四边形定则可知NA=NBG。,5.(2016北京东城期中,8)如图所示,质量为m的小球置于倾角为30的光滑斜面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端系在小球上,另一端固定在墙上的P点。小球静止时,弹簧与竖直墙壁间的夹角为30,则弹簧的伸长量为()A.B.C.D.,答案D对小球进行受力分析,受到重力、斜面的支持力以及弹簧的弹力,受力平衡根据几何关系可知弹簧弹力方向和支持力方向间夹角为60根据平衡条件得:F弹cos30=mg解得:F弹=mg根据胡克定律得:x=,6.(2016北京海淀期中,1)城市中的路灯、无轨电车的供电线路等,经常用三角形的结构悬挂。如图是这类结构的一种简化模型,硬杆左端可绕通过B点且垂直于纸面的轴无摩擦地转动,右端O点通过钢索挂于A点,钢索和硬杆所受的重力均可忽略。有一质量不变的重物悬挂于O点,现将钢索缓慢变短,并使钢索的悬挂点A缓慢向下移动,以保证硬杆始终处于水平。则在上述变化过程中,下列说法中正确的是()A.钢索对O点的拉力变大B.硬杆对O点的弹力变小C.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变大D.钢索和硬杆对O点的作用力的合力变小,答案A对O点受力分析如图所示,构建力三角形OBA,三角形中AB的变化可以反映FB的变化,OA的变化可以反映FA的变化,当悬挂点A缓慢向下移动时,系统始终处于平衡状态,三角形中角变小,但OB由于反映重物重力的大小,其长度不变,可知FA、FB均增大,FA与FB的合力大小始终等于重物的重力,不变,故A正确,B、C、D均错误。,7.(2018北京民大附中月考)如图所示,在楔形木块的斜面与竖直墙间静止着一个光滑球。这时楔形木块对水平地面的摩擦力为f,光滑球对斜面的压力为N,若在光滑球的最高点再施加一个竖直向下的外力F,木块仍静止,则N、f变化情况是()A.N增大,f不变B.N、f都增大C.N不变,f增大D.N增大,f变化情况不能确定,答案B施加F后,球和木块受力分别如图甲、乙,N2=G+F,N=,由牛顿第三定律知N=N=,f=f=N1=Nsin=(G+F)tan,则知施加力F后N、f均增大。,8.(2017北京东城期末,5)如图所示,将两个完全相同的均匀长方体物块A、B叠放在一起置于水平地面上。两物块质量均为2m。现用弹簧测力计竖直向上拉物块A,当弹簧测力计示数为mg时,下列说法中正确的是()A.物块A对物块B的压力大小为mgB.物块B对地面的压力大小等于2mgC.地面与物块B之间存在静摩擦力D.物块A与物块B之间存在静摩擦力,答案A物块A受向下的重力、向上的拉力和向上的支持力,重力大小为2mg,拉力大小为mg,则支持力大小为mg,则A对B的压力大小为mg,A正确;物块B受重力,大小为2mg,A对B的压力,大小为mg,根据力的平衡可知受到地面的支持力大小为3mg,则B对地面的压力大小为3mg,B错误;由于A与B,B与地面之间水平方向没有相对运动趋势,所以不存在静摩擦力,C、D错误。,9.(10分)(2016北京东城期中,19)如图所示,水平地面上有一个重115N的木箱。现用与水平方向夹角=37斜向上的力F拉木箱,使木箱沿水平地面匀速运动。已知F=25N,sin37=0.6,cos37=0.8。(1)画出木箱受力的示意图;(2)求地面对木箱的支持力大小;(3)求木箱与地面间的动摩擦因数。,二、非选择题(共20分),解析对木箱受力分析如图所示木箱匀速运动,根据平衡条件有:Fcos-f=0Fsin+N-mg=0又f=N解得N=100N,=0.2,答案(1)图见解析(2)100N(3)0.2,10.(10分)(2016北京民大附中月考,13)质量为m=0.4kg的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上并处于静止状态。PA与竖直方向的夹角为37,PB沿水平方向。质量为M=5kg的木块与PB相连,静止于倾角为37的斜面上,如图所示。(取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)求:(1)轻绳PB拉力的大小;(2)木块所受斜面的摩擦力和弹力大小。,解析(1)分析P点受力,如图所示由平衡条件可得:FAcos37=G1=mgFAsin37=FB可解得:FB=3N(2)分析木块的受力情况,如图所示由物体的平衡条件可得:,答案(1)3N(2)32.4N38.2N,沿斜面方向有:Ff=Mgsin37+FBcos37垂直于斜面方向有:FN+FBsin37=Mgcos37由牛顿第三定律有:FB=FB可求得:Ff=32.4N,FN=38.2N,1.(2015北京师大附中月考,1)下列关于摩擦力的说法正确的是()A.摩擦力的大小一定跟两物体间的正压力大小成正比B.摩擦力的方向一定和物体的运动方向相反C.静摩擦力只可能对物体做正功,不可能对物体做负功D.滑动摩擦力既可能对物体做负功,也可能对物体做正功,C组教师专用题组,答案D滑动摩擦力大小等于FN,与正压力成正比,而静摩擦力根据物体受力和运动状态判断,不一定和正压力成正比,A错。滑动摩擦力的方向和相对运动方向相反,而相对运动方向不一定是运动方向,因此摩擦力的方向和运动方向不一定相反,B错。滑动摩擦力的方向可能和运动方向相同,此时做正功,也可能和运动方向相反,做负功,D对。静摩擦力和相对运动趋势的方向相反,而相对运动趋势的方向也不一定就是运动方向,所以静摩擦力和运动方向可能相同,做正功,也可能相反,做负功,C错。,2.如图所示,小车内有一固定光滑斜面,一个小球通过细绳与车顶相连,小车在水平面上做直线运动,细绳始终保持竖直。关于小球的受力情况,下列说法正确的是()A.若小车静止,绳对小球的拉力可能为零B.若小车静止,斜面对小球的支持力一定为零C.若小车向右运动,小球一定受两个力的作用D.若小车向右运动,小球一定受三个力的作用,答案B若小车静止,则小球受力平衡,由于斜面光滑,不受摩擦力,小球受重力、绳子的拉力,重力和拉力都沿竖直方向;如果受斜面的支持力,则没法达到平衡,因此在小车静止时,斜面对小球的支持力一定为零,细绳的拉力等于小球的重力,故A项错误,B项正确。若小车向右匀速运动,小球受重力和细绳拉力两个力的作用;若小车向右做减速运动,则一定受重力、斜面的支持力,可能受细绳的拉力,也可能不受细绳的拉力,故C、D项错误。,3.(2015北京朝阳期中,9)如图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()A.等于零B.不为零,方向向右C.不为零,方向向左D.不为零,v0较大时方向向左,v0较小时方向向右,答案A取物块与斜劈整体作为研究对象,由于物块匀速运动、斜劈静止,故整体所受合外力必为零。分析整体的受力可知,由于重力、地面的支持力方向都沿竖直方向,若地面对斜劈的摩擦力不为零,必导致整体的合力不为零,与题述矛盾,故只有A正确。,4.(2017北京西城期末,2)下列情景中,物体M所受摩擦力f的示意图正确的是(),答案B物体静止,没有相对运动趋势,不存在摩擦力,A选项不符合题意;汽车停在斜坡上,受力平衡,存在沿斜坡向上的静摩擦力,B选项正确;物体贴着竖直墙面自由下落,与墙壁之间无弹力,不产生摩擦力,C选项不符合题意;瓶子静止在手中,静摩擦力与瓶子重力平衡,摩擦力方向竖直向上,D选项不符合题意。,5.(2016北京朝阳期中,5)如图所示,木板置于水平地面上,其上物块被水平绳子拴接在左端墙上,将木板水平向右匀速抽出的过程中绳