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文档简介
1、日期:2021/8/6 14:34:33;用户:ZY足各;邮箱学号:287732021-2022学年上学期高中物理人教版(2019)高一同步经典题精练之共点力的平衡一选择题(共13小题)1(2021春香坊区校级期末)如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块,一条绳连接小球,、两物体处于静止状态,另一条绳受外力的作用,处于水平方向,现缓慢逆时针改变绳的方向至,且保持结点位置不变,整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是A绳的拉力一直减小B绳的拉力一直增大C物块所受摩擦力一直增大D地面对斜面体的支持力不
2、断减小2(2021春巍山县校级期末)如图所示,水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架,每根支架与水平面均成角且任意两支架之间夹角均相等。一个质量为的均匀光滑球体放在倒三脚支架里,重力加速度为,则每根支架受球体的压力大小是ABCD3(2021春深圳期末)如图,两只小鸟甲、乙质量近似相等,落在倾斜的树枝上,则()A树枝对小鸟的作用力竖直向上B树枝对小鸟的作用力大于小鸟对树枝的作用力C树枝对甲小鸟的摩擦力小于对乙小鸟的摩擦力D树枝对甲小鸟的支持力大于对乙小鸟的支持力4(2021春水富市校级期末)如图所示,斜劈放在粗糙的水平地面上,在斜劈上放一重为的物块,物块和斜劈均处于静止状态。现用一竖直向下且逐渐
3、增大的力作用于物块上,则下列说法正确的是A斜劈对物块的摩擦力增大B物块所受的合力变大C当力增大时物块可能会沿斜劈向下滑动D斜劈受到水平地面的摩擦力随力的增大而增大5(2021春让胡路区校级期末)如图,两个质量都为的球、用轻绳连接,球套在水平细杆上(球孔比杆的直径略大),对球施加水平风力作用,结果球与球相对静止一起向右做匀速运动,此时细绳与竖直方向的夹角为。已知重力加速度为,则A对球的水平风力大小等于B杆对球的支持力大小等于C轻绳的拉力大小等于D杆与球间的动摩擦因数等于6(2021春靖远县期末)如图所示,倾角为的斜面体置于水平地面上,小物块置于斜面上,通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与砂桶连接,连接
4、的一段细绳与斜面平行。现往砂桶中缓慢添加砂子的过程中,、都处于静止状态,则下列说法正确的是A斜面体对地面的压力竖直向下且大小不变B斜面体对地面的摩擦力水平向右且不断增大C斜面体对的摩擦力平行斜面向下且不断增大D支架对定滑轮的作用力竖直向上且不断增大7(2021春杭州期末)如图所示,用弹簧测力计将同一个重物分别按甲、乙丙三种方式悬挂起来,读数分别是、,已知,其中读数为的测力计拉力水平,则有A最大BC最大D最大8(2021兴庆区校级模拟)如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体、,悬挂起来,穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角,则物体、的质量之比等
5、于ABCD9(2020秋浦东新区期末)如图所示,被轻绳系住静止在光滑斜面上的小球,若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力,则的两个分力的方向分别是图中的A1和4B2和4C3和2D3和410(2021章丘区二模)两光滑平板、构成一具有固定夹角的形槽,一圆柱形物体置于槽内,用表示板与水平面之间的夹角,如图所示为截面图。由缓慢减小到过程中正确的A对球的弹力逐渐由小于球的重力增大到大于球的重力B对球的弹力逐渐由大于球的重力减小到小于球的重力C对球的弹力逐渐减小且最终等于球的重力D对球的弹力逐渐减小且始终小于球的重力11(2020秋池州期末)如图所示,质量为的木块在沿斜面向上的恒力作用下,沿倾角为的斜
6、面体匀速上滑,质量为的斜面体始终静止在水平面上。重力加速度为。下列说法正确的是A木块受到的摩擦力大小为B木块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向下C桌面对斜面体的摩擦力大小为D桌面对斜面体的支持力大小为12(2021江苏模拟)如图所示,对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为,衣架顶角为,重力加速度为,则衣架右侧对衣服的作用力大小为ABCD13(2021葫芦岛一模)如图所示,在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在墙壁上的点,另一端从墙壁上的点先沿着墙壁缓慢移到点,后由点缓慢移到点,不计一切摩擦,且墙壁段竖直,段水平,在此过程中关于轻绳的拉力的变化情况,下列说法
7、正确的是A一直减小B一直增小C先增大后减小D先不变后增大二多选题(共3小题)14(2021春朝阳区校级期末)如图所示是一个简易起吊设施的示意图,是质量不计的撑杆,端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在点正上方,端吊一重物,绳连接在滑轮与端之间。现施加一拉力缓慢将重物向上拉,在杆达到竖直前A绳中的拉力越来越大B绳中的拉力越来越小C杆中的支撑力越来越大D杆中的支撑力大小不变15(2021春文山州期末)如图所示,倾角为的粗糙斜面置于水平地面上,有一质量为的滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为的小球相连(绳与斜面平行),滑块静止在斜面上,斜面也保持静止,则A滑块受到四个力B斜面受到地面的摩擦力大小为C地面对斜面
8、的弹力比滑块和斜面的重力之和小D地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小16(2020秋福州期末)如图所示,质量为的人静止在半径为的半球体上,他与球心的连线与竖直方向的夹角为,则下列说法正确的是A半球体对他的摩擦力为B半球体对他的摩擦力为C地面对半球体的摩擦力为零D地面对半球体的摩擦力不为零2021-2022学年上学期高中物理人教版(2019)高一同步经典题精练之共点力的平衡参考答案与试题解析一选择题(共13小题)1(2021春香坊区校级期末)如图所示,顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙水平地面上,三条细绳结于点。一条绳跨过定滑轮平行于斜面连接物块,一条绳连接小球,、两物体处于静止状态,另一
9、条绳受外力的作用,处于水平方向,现缓慢逆时针改变绳的方向至,且保持结点位置不变,整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是A绳的拉力一直减小B绳的拉力一直增大C物块所受摩擦力一直增大D地面对斜面体的支持力不断减小【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定量思想;共点力作用下物体平衡专题;推理法;推理能力【分析】对结点受力分析,根据图解法分析绳拉力的变化和绳子拉力的变化,由于物块摩擦力方向不定,所以改变绳的方向,物块所受摩擦力也需分情况讨论,然后以整个系统为研究对象,根据平衡条件判断地面对斜面体的支持力的变化。【解答】解:缓慢改变绳的方向至的过程中,拉力的方向变化如图从1位置到2位置再
10、到3位置,如图所示,可见绳的拉力先减小后增大,绳的拉力一直减小;故错误;初始静止在斜面上,由于质量未知,故所受摩擦力可能沿斜面向上,可能沿斜面向上,可能为0,故当绳拉力减小时,摩擦力不一定增大,故错误;以斜面体和整体为研究对象受力分析,由于绳的拉力一直减小,其竖直向下的分力一直减小,根据竖直方向受力平衡,知地面对斜面体的支持力不断减小。故正确。故选:。【点评】本题采用隔离法和整体法研究两个物体的平衡问题,灵活选择研究对象,采用图解法比较直观。2(2021春巍山县校级期末)如图所示,水平台面上放置一个带有底座的倒三脚支架,每根支架与水平面均成角且任意两支架之间夹角均相等。一个质量为的均匀光滑球体
11、放在倒三脚支架里,重力加速度为,则每根支架受球体的压力大小是ABCD【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】共点力作用下物体平衡专题;定性思想;推理法;分析综合能力【分析】以球为研究对象,设每根支架对球体的支持力为,在竖直方向应用平衡条件求解。【解答】解:以球为研究对象,设每根支架对球体的支持力大小为,在竖直方向,由平衡条件得:解得:根据牛顿第三定律知,每根支架受球体的压力大小:,正确,错误。故选:。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平衡方程进行解答。注意整体法和隔离法的应用。3(2021春深圳期末)如图,两只小鸟甲、
12、乙质量近似相等,落在倾斜的树枝上,则()A树枝对小鸟的作用力竖直向上B树枝对小鸟的作用力大于小鸟对树枝的作用力C树枝对甲小鸟的摩擦力小于对乙小鸟的摩擦力D树枝对甲小鸟的支持力大于对乙小鸟的支持力【考点】摩擦力的判断与计算;物体的弹性和弹力;力的合成与分解的运用;牛顿第三定律;共点力的平衡;动量定理菁优网版权所有【专题】定性思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力【分析】作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上;对小鸟受力分析,应用平衡条件分析答题。【解答】解:A、小鸟受到竖直向下的重力与树枝的作用力作用,小鸟静止处于平衡状态,由平衡条件可知,树枝对小鸟的作用力与重力合力
13、为零,等大、反向,树枝对小鸟的作用力方向竖直向上,故A正确;B、树枝对小鸟的作用力与小鸟对树枝的作用力是作用力与反作用,由牛顿第三定律可知,它们大小相等,故B错误;CD、设小鸟的质量为m,树枝与水平方向间的夹角为,小鸟受力如图所示由平衡条件可知,平行于树枝方向:fmgsin,垂直于树枝方向:Fmgcos由于两小鸟质量m相等,因此树枝对小鸟的摩擦力f、树枝对小鸟的支持力F都相等,故CD错误。故选:A。【点评】本题考查了牛顿第三定律与平衡条件的应用,根据题意对小鸟正确受力分析是解题的前提,应用平衡条件即可解题。4(2021春水富市校级期末)如图所示,斜劈放在粗糙的水平地面上,在斜劈上放一重为的物块
14、,物块和斜劈均处于静止状态。现用一竖直向下且逐渐增大的力作用于物块上,则下列说法正确的是A斜劈对物块的摩擦力增大B物块所受的合力变大C当力增大时物块可能会沿斜劈向下滑动D斜劈受到水平地面的摩擦力随力的增大而增大【考点】共点力的平衡;力的合成与分解的运用【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力【分析】以物块为研究对象,分析受力情况,作出力的示意图,根据平衡条件分析斜劈对物块和摩擦力的弹力如何变化。物块静止在斜劈上时,重力沿斜面向下的分力小于等于最大静摩擦力。判断斜劈是否受摩擦力要以整体为研究对象。【解答】解:、设斜面的倾角为,物块与斜面间的动摩擦因数为以物块为研究对象,未加时
15、物块静止在斜劈上,则有,即有当用竖直向下的力作用于物块上时,受力情况如图,沿斜面向下的分力为最大静摩擦力为,可知斜劈对物块的摩擦力增大,故正确由于,则,所以当力增大时,物体不会运动,物块所受的合力为零,保持不变。故错误。、以斜劈和物块整体为研究对象受力分析,受重力、向下的力、地面给的向上的支持力,力再增大,但水平方向上没有分量,所以斜劈不会运动也没有运动趋势,所以也不会受水平地面的摩擦力,故错误故选:。【点评】本题关键要根据沿斜面向下的外力与最大静摩擦力的关系判断物块能否运动。只有外力大于静摩擦力时物块才能向下运动。5(2021春让胡路区校级期末)如图,两个质量都为的球、用轻绳连接,球套在水平
16、细杆上(球孔比杆的直径略大),对球施加水平风力作用,结果球与球相对静止一起向右做匀速运动,此时细绳与竖直方向的夹角为。已知重力加速度为,则A对球的水平风力大小等于B杆对球的支持力大小等于C轻绳的拉力大小等于D杆与球间的动摩擦因数等于【考点】共点力的平衡;力的合成与分解的运用【专题】共点力作用下物体平衡专题;定量思想;受力分析方法专题;推理能力;推理法【分析】先对球受力分析,受重力、风力和拉力,根据共点力平衡条件列式分析;对、两物体组成的整体受力分析,受重力、支持力、风力和水平向左的摩擦力,再次根据共点力平衡条件列式分析各力的变化。【解答】解:对球受力分析,受重力、水平风力和拉力,如图根据平衡条
17、件得水平风力绳对球的拉力故错误,正确;把环和球当作一个整体,对其受力分析,受重力、支持力、恒力和向左的摩擦力,如图:根据共点力平衡条件可得杆对环的支持力大小故错误;因为球与球一起向右做匀速运动,所以则环与水平细杆间的动摩擦因数为故错误。故选:。【点评】本题关键是先对球受力分析,然后对整体受力分析,然后根据共点力平衡条件列式分析求解。6(2021春靖远县期末)如图所示,倾角为的斜面体置于水平地面上,小物块置于斜面上,通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与砂桶连接,连接的一段细绳与斜面平行。现往砂桶中缓慢添加砂子的过程中,、都处于静止状态,则下列说法正确的是A斜面体对地面的压力竖直向下且大小不变B斜面体对
18、地面的摩擦力水平向右且不断增大C斜面体对的摩擦力平行斜面向下且不断增大D支架对定滑轮的作用力竖直向上且不断增大【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力【分析】以为研究对象,分析绳子的拉力与重力沿斜面向下的分力的关系,判断是否受到的摩擦力。以、整体为研究对象,根据平衡条件分析水平面的摩擦力。【解答】解:往砂桶中缓慢添加砂子的过程,细绳拉力不断大,以、整体为研究对象,受到总重力、细绳拉力、地面支持力及地面摩擦力的作用,根据力的分解及平衡条件,地面支持力方向竖直向上且不断减小,根据牛顿第三定律可知,斜面体对地面的压力竖直向下且不断减小,故
19、错误;地面对的摩擦力大小方向水平向左且不断大,根据牛顿第三定律可知,斜面体对地面的摩擦力水平向右且不断大,故正确;以为研究对象,若,受到的摩擦力沿斜面向上,根据平衡条件有摩擦力随增大而减小,若,受到的摩擦力沿斜面向下,根据平衡条件有摩擦力随增大而增大,故错误;以定滑轮为研究对象,受到两细绳拉力及支架对定滑轮的作用力,由平衡条件可得,支架对定滑轮的作用力方向为沿两细绳拉力角平分线斜向上,作用力大小不断大,故错误。故选:。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡
20、方程进行解答。本题也可以利用图解法来分析;注意整体法和隔离法的应用。7(2021春杭州期末)如图所示,用弹簧测力计将同一个重物分别按甲、乙丙三种方式悬挂起来,读数分别是、,已知,其中读数为的测力计拉力水平,则有A最大BC最大D最大【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力;推理法;定性思想【分析】对三个物体分别受力分析,根据平行四边形法则作图,再根据平衡条件分别求出、的大小进行判断。【解答】解:对三个物体分别受力分析,根据平行四边形法则作图如图所示根据三力平衡条件,结合几何关系可得:由此可知,最大,故正确,错误。故选:。【点评】本题主要是考查了共点
21、力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。8(2021兴庆区校级模拟)如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体、,悬挂起来,穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角,则物体、的质量之比等于ABCD【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定量思想;方程法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力【分析】分析受力,列平衡方程,分析受力,列平衡方程,联立可解。【解答】解:受力如图1所示:重力和绳子拉力,由平衡条件:,受力如图2所示
22、:重力、绳子拉力、杆的弹力,由平衡条件:,联立解得:,故正确,错误故选:。【点评】记住一个知识点:同一根绳上拉力(或张力)处处相等,熟练运用正交分解法解答平衡问题。9(2020秋浦东新区期末)如图所示,被轻绳系住静止在光滑斜面上的小球,若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力,则的两个分力的方向分别是图中的A1和4B2和4C3和2D3和4【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定性思想;推理法;推理能力;受力分析方法专题【分析】按照力的实际作用效果来分解要看力产生的实际效果。【解答】解:小球重力产生两个效果,一是使绳子拉伸,二是压紧斜面,故应按此两个方向分解,分别是3和4,故正确,错
23、误。故选:。【点评】将力进行分解时,一般要按照力的实际作用效果来分解或按需要正交分解,需要注意的是力的合成与分解是用来解决物理问题的数学方法。10(2021章丘区二模)两光滑平板、构成一具有固定夹角的形槽,一圆柱形物体置于槽内,用表示板与水平面之间的夹角,如图所示为截面图。由缓慢减小到过程中正确的A对球的弹力逐渐由小于球的重力增大到大于球的重力B对球的弹力逐渐由大于球的重力减小到小于球的重力C对球的弹力逐渐减小且最终等于球的重力D对球的弹力逐渐减小且始终小于球的重力【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】方程法;分析综合能力;定量思想;共点力作用下物体平衡专题【分析】以小球为研究对象
24、进行受力分析,根据正弦定理结合角度的变化情况进行分析。【解答】解:以小球为研究对象,受到重力、和的支持力,如图所示;根据正弦定理可以推导(拉密定律);由缓慢减小到过程中,不变,则不变;、初状态,末状态,所以变化范围为:,由缓慢减小到过程中,逐渐增大,逐渐增大,当时,故错误;、初状态,末状态,所以变化范围为:,由缓慢减小到过程中,逐渐减小,逐渐减小,由于时,故错误、正确。故选:。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡之动态分析问题,关键是知道整体旋转问题的处理方法,采用“拉密定律”解决问题比较方便。11(2020秋池州期末)如图所示,质量为的木块在沿斜面向上的恒力作用下,沿倾角为的斜面体匀速上滑,
25、质量为的斜面体始终静止在水平面上。重力加速度为。下列说法正确的是A木块受到的摩擦力大小为B木块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向下C桌面对斜面体的摩擦力大小为D桌面对斜面体的支持力大小为【考点】共点力的平衡;力的合成与分解的运用【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力【分析】木块匀速运动,合外力为零,根据平衡条件求解。对整体,由平衡条件分析桌面对斜面体的支持力和摩擦力。【解答】解:、以木块为研究对象,木块沿斜面上滑,沿斜面有,故错误;、斜体对木块的摩擦力方向沿斜面向下,根据牛顿第三定律,木块对斜面体的摩擦力方向沿斜面向上。故错误;、以木块和斜面体为研究对象,水平方向有,竖直方向有
26、,故正确,错误。故选:。【点评】本题考查共点力的平衡问题,灵活应用整体法和隔离法求解力的大小。12(2021江苏模拟)如图所示,对称晾挂在光滑等腰三角形衣架上的衣服质量为,衣架顶角为,重力加速度为,则衣架右侧对衣服的作用力大小为ABCD【考点】物体的弹性和弹力;力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力【分析】对衣服受力分析,受到重力,衣架的两个支持力,由平衡条件及对称性可知,两个支持力大小相等,夹角为,它们的合力与重力等大反向。【解答】解:因衣架光滑,则衣服受到重力和衣架的两个支持力,根据对称性可知,两个支持力大小相等,夹角为,它们的合力与
27、重力等大反向,则有,解得。故错误,正确。故选:。【点评】解答本题的关键是能根据共点力的平衡,分析出衣架对衣服的两个支持力大小相等,夹角为,它们的合力与重力等大反向。13(2021葫芦岛一模)如图所示,在竖直平面内一根不可伸长的柔软轻绳通过光滑的轻质滑轮悬挂一重物。轻绳一端固定在墙壁上的点,另一端从墙壁上的点先沿着墙壁缓慢移到点,后由点缓慢移到点,不计一切摩擦,且墙壁段竖直,段水平,在此过程中关于轻绳的拉力的变化情况,下列说法正确的是A一直减小B一直增小C先增大后减小D先不变后增大【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力【分析】当轻绳
28、的右端从到点的过程中,根据几何知识分析得到滑轮两侧绳子的夹角的变化情况,由平衡条件判断出绳子的拉力变化情况。【解答】解:设绳子总长为,两竖直墙壁间的距离为,两段绳子之间的夹角为,同一根绳子拉力相等,所以每根绳子与竖直方向的夹角均为,如图所示;根据平衡条件可得:,所以,由根据图中几何关系结合数学知识得到;当轻绳的右端从点移到点时,、不变,则保持不变,则不变;当轻绳的右端从点移到点时,增大,变大,变小,则增大。所以绳子拉力变化情况为:先不变后增大,故正确、错误。故选:。【点评】本题是共点力平衡中动态变化分析问题,关键在于运用几何知识分析的变化,再根据平衡条件得到拉力的变化情况。二多选题(共3小题)
29、14(2021春朝阳区校级期末)如图所示是一个简易起吊设施的示意图,是质量不计的撑杆,端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在点正上方,端吊一重物,绳连接在滑轮与端之间。现施加一拉力缓慢将重物向上拉,在杆达到竖直前A绳中的拉力越来越大B绳中的拉力越来越小C杆中的支撑力越来越大D杆中的支撑力大小不变【考点】共点力的平衡【专题】推理能力;类比法;定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题【分析】对点做受力分析,根据力的矢量三角形与几何三角形相似,列出力与线段长度的比例关系,根据线段长度的变化可知力的变化。【解答】解:作出点的受力示意图,如图所示,由图可知力的矢量三角形与几何三角形相似,根据相似三角形的性
30、质得解得由于重物向上运动时,不变,变小,故减小,故错误,正确;杆中的支撑力为由于重物向上运动时,、不变,不变,故错误,正确。故选:。【点评】本题考查共点力的平衡问题,解题关键在于熟练掌握力的矢量三角形与几何三角形相似的解题思路。15(2021春文山州期末)如图所示,倾角为的粗糙斜面置于水平地面上,有一质量为的滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为的小球相连(绳与斜面平行),滑块静止在斜面上,斜面也保持静止,则A滑块受到四个力B斜面受到地面的摩擦力大小为C地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小D地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小【考点】力的合成与分解的运用;共点力的平衡【专题】定性思想;推理法;
31、共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力【分析】对、与斜面整体受力分析,应用平衡条件分析答题。【解答】解:设斜面的质量为,滑块与小球受力如图1所示,滑块与斜面整体受力如图2所示、小球静止,处于平衡状态,由平衡条件得:,同一根绳子,拉力相等,则静止,处于平衡状态,由于,相对斜面静止,相等斜面没有运动趋势,与斜面间不存在摩擦力,滑块受到重力、斜面的支持力与轻绳的拉力共三个力作用,故错误;、对与斜面体整体(受力如图2所示),在水平方向,由平衡条件得:,故正确;、对与斜面体整体(受力如图2所示),在竖直方向,由平衡条件得:解得,地面对斜面的弹力比滑块和斜面的重力之和小,故正确,错误。故选:。【点评】本题
32、考查了共点力作用下物体平衡条件的应用,根据题意分析清楚物体受力情况,应用平衡条件即可解题,解题时注意整体法与隔离法的应用。16(2020秋福州期末)如图所示,质量为的人静止在半径为的半球体上,他与球心的连线与竖直方向的夹角为,则下列说法正确的是A半球体对他的摩擦力为B半球体对他的摩擦力为C地面对半球体的摩擦力为零D地面对半球体的摩擦力不为零【考点】共点力的平衡;力的合成与分解的运用【专题】整体法和隔离法;定量思想;共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力【分析】以人和半球体整体作为研究对象,根据平衡条件得到地面对半球体的支持力和摩擦力。对人受力分析,并将重力分解到半球半径方向和接触点的切线方向,
33、由平衡条件求对人所受的支持力和摩擦力。【解答】解:、对人受力分析如图所示,由于物体静止在半球上,处于平衡态,沿半径方向列平衡方程:由牛顿第三定律知人对半球体的压力大小为。沿切向列平衡方程:解得:,故正确,错误。、对人和半球体整体受力分析可知,整体水平方向不受外力,故地面对半球没有摩擦力;故正确,错误;故选:。【点评】本题考查物体的共点力的平衡问题,关键在于正确的选择研究对象,做好分力分析,根据共点力的平衡得出表达式即可求解,熟练的应用整体法和隔离法进行受力分析。考点卡片1摩擦力的判断与计算【知识点的认识】1静摩擦力(1)定义:互相接触的两物体存在相对运动的趋势而又保持相对静止时,在接触面上产生
34、的阻碍相对运动趋势的力,叫静摩擦力(2)产生条件:a:相互接触且发生弹性形变;b:有相对运动趋势;c:接触面粗糙;(3)方向:总是与物体的相对运动趋势方向相反(4)静摩擦力的大小:静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0最大静摩擦力Fm之间变化,跟相对运动趋势强弱程度有关,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系由受力物体所处的运动状态根据平衡条件或牛顿第二定律来计算最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等(5)作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用2摩擦力大小的判断问题:如何计算摩擦力的大小?求摩擦力首先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力:(1)若已知
35、相互摩擦的物体间的动摩擦因数及正压力FN,滑动摩擦力F可以根据公式FFN直接计算出大小 (2)由于受力或运动情况的不同,静摩擦力的大小具有不确定性和被动适应性,静摩擦力的大小会随着引起相对运动趋势的外力的增大而增大在0Fm范围内,静摩擦力的大小可根据二力平衡条件求得,它的大小总是与引起相对运动趋势的外力大小相等当两物体一起做加速运动,具有加速度时,可用牛顿第二定律确定静摩擦力的大小【命题方向】(1)第一类常考题型:长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图所示铁块受到的摩擦力f随木板倾角变化的图线正
36、确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小)()A B C D分析:摩擦力变化有两个阶段,角度小于一定角度时是静摩擦,角度大于一定角度时是动摩擦解析:本题应分三种情况进行分析:当0arctan(为铁块与木板间的动摩擦因数)时,铁块相对木板处于静止状态,铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面(斜面)方向分力大小相等,即fmgsin,0时,f0;f 随增大按正弦规律增大当arctan时处于临界状态,此时摩擦力达到最大静摩擦,由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小当arctan90时,铁块相对木板向下滑动,铁块受到滑动摩擦力的作用,fFNmgcos,f 随增大按余弦规律减小综合上述分析可知C图可能正
37、确地表示了f 随变化的图线 故选C点评:滑动摩擦力与静摩擦力大小计算方法的不同:当物体间存在滑动摩擦力时,其大小即可由公式fN计算,由此可看出它只与接触面间的动摩擦因数及正压力N有关,而与相对运动速度大小、接触面积的大小无关当物体间存在静摩擦力时,正压力是静摩擦力产生的条件之一,但静摩擦力的大小与正压力无关(最大静摩擦力除外)当物体处于平衡状态时,静摩擦力的大小由平衡条件F0来求;而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求注意:(1)滑动摩擦力的大小与物体间的压力成正比,而不是与物体的重力成正比,也不是与重力的某个分力成正比,所以在水平面上发生相对运动的物体所受摩擦力的大小不一定
38、等于mg,在倾角为的斜面上与斜面发生相对滑动的物体所受摩擦力的大小不一定等于mgcos(2)滑动摩擦力的方向与物体间的相对运动方向相反,因此物体所受滑动摩擦力的方向可能与其运动方向相同,而且静止的物体也可能受到滑动摩擦力(3)fN中与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,无单位(4)滑动摩擦力大小与相对运动的速度大小无关 【解题思路点拨】 这部分知识难度中等、也有难题,在平时的练习中、阶段性考试中会单独出现,选择、填空、计算等等出题形式多种多样,在高考中不会以综合题的形式考查的,但是会做为题目的一个隐含条件考查对摩擦力问题的分析与考查趋向于与其他知识的综合,这类题中一般具有多体、多力的特点,要运
39、用整体法与隔离法解题,解决这类问题的关键是要选取合适的研究对象,进行正确的受力分析,建立正确的方程,然后进行解题2物体的弹性和弹力【知识点的认识】1弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生的力叫弹力(2)弹力的产生条件:弹力的产生条件是两个物体直接接触,并发生弹性形变(3)弹力的方向:力垂直于两物体的接触面支撑面的弹力:支持力的方向总是垂直于支撑面,指向被支持的物体;压力总是垂直于支撑面指向被压的物体 点与面接触时弹力的方向:过接触点垂直于接触面 球与面接触时弹力的方向:在接触点与球心的连线上 球与球相接触的弹力方向:垂直于过接触点的公切面弹簧两端的弹力方向:与
40、弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向其弹力可为拉力,可为压力轻绳对物体的弹力方向:沿绳指向绳收缩的方向,即只为拉力(4)弹力的大小对有明显形变的弹簧,弹力的大小可以由胡克定律计算对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定胡克定律可表示为(在弹性限度内):Fkx,还可以表示成Fkx,即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比式中k叫弹簧的劲度系数,单位:N/mk由弹簧本身的性质决定(与弹簧的材料、粗细、直径及原长都有关系)“硬”弹簧,是指弹簧的k值较大(同样的力F作用下形变量x较小)几种典型物体模型的弹力特点如下表项目轻绳轻杆弹簧形变情况伸长忽略不
41、计认为长度不变可伸长可缩短施力与受力情况只能受拉力或施出拉力能受拉或受压,可施出拉力或压力同杆力的方向始终沿绳不一定沿杆沿弹簧轴向力的变化可发生突变同绳只能发生渐变【知识点的应用及延伸】弹力有无及方向的判断问题:怎样判断弹力的有无?解答:(1)对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断 (2)对于接触处的形变不明显,判断其弹力的有无可用以下方法拆除法即解除所研究处的接触,看物体的运动状态是否改变若不变,则说明无弹力;若改变,则说明有弹力分析主动力和运动状态来判断是否有弹力分析主动力就是分析沿弹力所在方向上,除弹力以外其他力的合力看该合力是否满足给定的运动状态,若不满足,则存在弹力;若满足,则
42、不存在弹力【命题方向】(1)第一类常考题型是对概念的考查:关于弹力,下列说法中正确的是()A相互接触的物体之间一定有弹力作用B不接触的物体之间也可能有弹力作用C压力和支持力的方向都垂直物体的接触面D压力和支持力的方向都平行于物体的接触面分析:知道弹力产生的条件:1、物体要相互接触2、物体要发生弹性形变清楚弹力的方向解答:解:A、弹力产生的条件是:1、物体要相互接触2、物体要发生弹性形变两个条件同时满足物体间才会产生弹力故A错误B、根据A选项分析,故B错误C、压力和支持力的方向都垂直物体的接触面,指向被压和被支持的方向,故C正确D、压力和支持力的方向都垂直物体的接触面,故D错误故选C点评:要注意
43、支持力、压力属于弹力压力和支持力的方向都垂直物体的接触面(2)第二类常考题型是对具体事例进行分析:如图,球A放在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,正确的()A球A仅受一个弹力作用,弹力方向垂直斜面向上B球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下C球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上D球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下分析:小球处于静止状态,对挡板和斜面接触挤压,挡板和斜面都产生弹性形变,它们对小球产生弹力,弹力的方向垂直于接触面解答:解:由于小球对挡板和斜面接触挤压,挡板和斜面都产生弹性形变,它们对小球产生弹力,而且弹
44、力的方向垂直于接触面,所以挡板对小球的弹力方向水平向右,斜面对小球的弹力方向垂直于斜面向上故选C点评:支持力是常见的弹力,其方向垂直于接触面并且指向被支持物基础题,比较容易【解题方法点拨】这部分知识难度中等、也有难题,在平时的练习中、阶段性考试中会单独出现,选择、填空、计算等等出题形式多种多样,在高考中不会以综合题的形式考查的,但是会做为题目的一个隐含条件考查弹力的有无及方向判断比较复杂,因此在确定其大小和方向时,不能想当然,应根据具体的条件或计算来确定3力的合成与分解的运用【知识点的认识】一、物体的受力分析1放在水平地面上静止的物体 二力平衡:某个物体受两个力作用时,只要两个力大小相等,方向
45、相反,作用在同一条直线上,则这两个力合力为零,物体处于平衡状态2放在水平地面上的物体(受到一个竖直向上的力F仍保持静止)竖直方向上三力平衡:F+FNG,即:竖直方向上合力为03放在水平地面上的物体(受到一个推力仍保持静止)水平方向上二力平衡,即:水平方向上合力为0竖直方向上二力平衡;即:竖直方向上合力为04放在水平地面上的物体(受到一个拉力F仍保持静止如图示)水平方向上:FxFf,即:水平方向上合力为0;竖直方向上:GFy+FN,即:竖直方向上合力为05力的合成解题:放在斜面上静止的物体合成法:物体受几个力的作用,可先将某几个力合成,再将问题转化为二力平衡6力的分解解题:放在斜面上静止的物体
46、分解法:物体受几个力的作用,将某个力按效果分解,则其分力与其它几个力满足平衡条件7放在斜面上的物体受到一个平行斜面向上的力F仍保持静止平行斜面方向上:F1F+Ff,即:平行斜面方向方向上合力为0;垂直斜面方向上:F2FN,即:垂直斜面方向上合力为08放在斜面上的物体受到一个垂直斜面向下的力F仍保持静止平行斜面方向上:F1Ff,即:平行斜面方向方向上合力为0;垂直斜面方向上:F2+FFN,即:垂直斜面方向上合力为09放在斜面上的物体受到一个水平向右的力F仍保持静止 平行斜面方向上:G1Ff+F1,即:平行斜面方向方向上合力为0;垂直斜面方向上:G2+F2FN,即:垂直斜面方向上合力为04牛顿第三
47、定律【知识点的认识】1内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上2作用力与反作用力的“四同”和“三不同”:【命题方向】题型一:牛顿第三定律的理解和应用例子:关于作用力与反作用力,下列说法正确的是()A作用力与反作用力的合力为零B先有作用力,然后才产生反作用力C作用力与反作用力大小相等、方向相反D作用力与反作用力作用在同一个物体上分析:由牛顿第三定律可知,作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上,力的性质相同,它们同时产生,同时变化,同时消失解答:A、作用力与反作用力,作用在两个物体上,效果不能抵消,合力不为零,故A错误B、作用
48、力与反作用力,它们同时产生,同时变化,同时消失,故B错误C、作用力与反作用力大小相等、方向相反,作用在两个物体上,故C正确D、作用力与反作用力,作用在两个物体上,故D错误故选:C点评:考查牛顿第三定律及其理解理解牛顿第三定律与平衡力的区别【解题方法点拨】应用牛顿第三定律分析问题时应注意以下几点(1)不要凭日常观察的直觉印象随便下结论,分析问题需严格依据科学理论(2)理解应用牛顿第三定律时,一定抓住“总是”二字,即作用力与反作用力的这种关系与物体的运动状态无关(3)与平衡力区别应抓住作用力和反作用力分别作用在两个物体上【知识点的应用及延伸】 比较作用力和反作用力与平衡力的异同点: 一对作用力与反
49、作用力一对平衡力相同点大小相等相等方向相反相反是否共线共线共线不同点性质一定相同不一定相同作用时间同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失作用对象不同(异体)相同(同体作用效果两个力在不同物体产生不同效果,不能抵消两个力在同一物体上使物体达到平衡的效果5共点力的平衡【知识点的认识】1共点力物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力。能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。2平衡状态物体保持静止或匀速运动状态(或有固定转轴的物体匀速转动)。注意:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定
50、处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零。共点力的平衡:如果物体受到共点力的作用,且处于平衡状态,就叫做共点力的平衡。共点力的平衡条件:为使物体 保持平衡状态,作用在物体上的力必须满足的条件,叫做两种平衡状态:静态平衡v0;a0;动态平衡v0;a0;瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态。如:竖直上抛最高点。只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态。物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。3共点力作用下物体的平衡条件(1)物体受到的合外力为零。即F合0; 其正交分解式为F合x0;F合y0;(2)某力与余下其它力的
51、合力平衡(即等值、反向)。二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体。(要注意与一对作用力与反作用力的区别)。三力平衡:三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面。称为汇交共面性。其力大小符合组成三角形规律。三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量 形;任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)。推论:非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点。几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向。三力汇交原理:当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点;说明:物体受到N个共点
52、力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的(N1)个力的合力等大反向。若采用正交分解法求平衡问题,则其平衡条件为:FX合0,FY合0;求解平衡问题的一般步骤:选对象,画 受力图,建坐标,列方程。4平衡的临界问题由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时,发生转折的状态叫临界状态,临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态。往往 利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。5平衡的极值问题极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值。可分为简单极值问题和条件
53、极值问题。【重要考点归纳】1物体的受力分析(1)受力分析步骤物体的受力分析是解决力学问题的基础,同时也是关键所在,一般对物体进行受力分析的步骤如下:明确研究对象。在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简化。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施 予研究对象的力(既研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。按顺序找力。必须是先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。画出受力示意图,标明各力的符号。需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形。(2)隔离法与整体法整体法:以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解。在许多问题中用整体法比较方便,但整体法不能求解系统的内力。隔离法:从系统中选取一部分(其中的一个物体或两个物体组成的整体,少于系统内物体的总个数)进行分析。隔离法的原则是选取受力个数最少部分的来分析。通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法。有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用。注意:本考点考查考生的基本功:受力分析,受力分析是处理力学问题的关
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