2012相互作用及物体的平衡典型精练

第23页共23页2012相互作用及物体的平衡典型精练高考命题总结本单元是力学乃至整个物理学的基础,也是核心知识,对物体进行受力分析则是解决力学问题的关键.纵观近几年的高考试,可以看出本考点考查有如下几类:一是对摩擦力、受力分析、力的合成和分解、共点力作用下物体的平衡等知识点的考查出现率几乎高达100%；二是纯属静力学的考题,物体受力不在一条直线上,通常为容易题或中等难度题,以选择题的形式出现;三是连接体的平衡问题,通常考查整体法和隔离法,难度稍大一些;四是与其他知识综合进行考查,如与动力学、力量、动量、电磁学等知识综合，难度较大;五是重点考查学生运用知识解决实际问题、构建物理模型的能力和综合分析能力。考点基础知识回顾一、常见的几种力1．重力：常随地理位置的变化而变化，方向竖直向下，有时认为重力等于万有引力，重心的位置与物体质量分布和几何形状有关。2．弹力：（1）弹力的产生条件：接触且发生形变（2）压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体，若接触面是球面，则弹力的作用线一定过球心，据此可建立与给定的几何量之间的关系。绳的拉力一定沿绳，同一根轻绳各处的拉力都相等。“滑轮”、“光滑挂钩”等不切断绳子，各处的张力大小相等，而“结点”类则把绳子分成两段，张力的大小常不一样。杆的作用力未必沿杆，要结合所受的其他力和运动状态来判断。（3）弹簧弹力：3.对于摩擦力首先要明确是动摩擦力还是静摩擦力，并明确其方向一定沿接触面与相对运动或相对运动趋势的方向相反，但与运动方向可以成任意角，如放在斜面体上的物体一起随斜面向各个方向运动。摩擦力的计算：（1）滑动摩擦力可以用直接求解，有时需建立力的状态方程利用其他力间接求解。（2）静摩擦力大小在0到fm之间，所以要根据受力和运动情况用平衡或牛顿第二定律求解。4．电场力：电场力的方向，正电荷受电场力方向与场强方向一致，负电荷受电场力的方向与场强方向相反。电场力的大小：，若为匀强电场，电场力则为恒力，若为非匀强电场，电场力将与位置有关。5．磁场力：安培力的方向一定垂直于I和B决定的平面，用左手定则判定。在的情况下，。洛伦兹力的方向一定垂直于是v和B决定的平面，用左手定则判定。在的情况下，。注意：安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，是洛伦兹力的合力。二、物体的平衡1．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态，叫体做平衡状态。物体处于平衡状态的本质是加速度等于零。(1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上，即二力平衡.(2)若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上.(3)若处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用，则宜用正交分解法处理，此时的平衡方程可写成：F合=0，或2．平衡问题的常用解法：（1）合成法或分解法：当物体只受三力作用处于平衡时，此三力必共面共点，将其中的任意两个力合成，合力必定与第三个力大小相等方向相反；或将其中某一个力（一般为已知力）沿另外两个力的反方向进行分解，两分力的大小与另两个力大小相等．（2）正交分解法：当物体受三个或多个力作用平衡时，一般用正交分解法进行计算．（3）图解法：图解法可以定性地分析物体受力的变化，适用于三力作用时物体的平衡．此时有一个力大小和方向都恒定，另一个力方向不变，第三个力大小和方向都改变，用图解法即可判断两力大小变化的情况．（4）相似三角形法：通过力的三角形与几何三角形相似求未知力。三、与电场力、磁场力有关的平衡解决此类问题，一定要按照解力学题目的思维程序和解题步骤做题，其中做好受力分析，画好受力分析图是关键。特别注意安培力和洛伦兹力常随运动状态的变化而变化，可能还导致加速度、速度的变化，所以必须具有辩证的观点，做好动态分析。为了正确分析和，必须对和有一个思维定位，即：垂直v，垂直B，也就说垂直于v与B所决定的平面，但v与B未必垂直。同理垂直I，垂直B，也就说垂直于I与B所决定的平面，但I与B未必垂直。画受力分析图时，有些空间图需转化成平面图，且在图上的适当位置标出辅助方向，如磁场B，ｖ的方向，I的方向。【例题解析】ACACBFα例1．如图所示，质量为m，横截面为直角三角形的物块ABC，，AB边靠在竖直墙面上，F是垂直于斜面BC的推力，现物块静止不动，则摩擦力的大小为多少？解析：物块ABC受到重力、墙的支持力、摩擦力及推力四个力作用而平衡，由平衡条件不难得出静摩擦力大小为。方法技巧：分析摩擦力时首先要明确是动摩擦还是静摩。当物体间存在滑动摩擦力时，其大小即可由公式计算，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。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。PQθ变式训练1：如图所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μPQθA．0；B.μ1mgcosθ;C.μ2mgcosθ;D.(μ1+μ2)mgcosθ;答案：C解析：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度为：a=gsinθ-μ2gcosθ.因为P和Q相对静止，所以P和Q之间的摩擦力为静摩擦力，不能用公式求解。对物体P运用牛顿第二定律得：mgsinθ-f=ma所以求得：f=μ2mgcosθ.即C选项正确。类型二：常规力平衡问题解决这类问题需要注意：此类题型常用分解法也可以用合成法，关键是找清力及每个力的方向和大小表示！多为双方向各自平衡，建立各方向上的平衡方程后再联立求解。［例2］一个质量m的物体放在水平地面上,物体与地面间的摩擦因数为μ,轻弹簧的一端系在物体上,如图所示.当用力F与水平方向成θ角拉弹簧时,弹簧的长度伸长x，物体沿水平面做匀速直线运动.求弹簧的劲度系数.［变式训练2］如图，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上，能使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，则两次力之比F1/F2=?ABθ类型三ABθ例3．如图所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？(M+m)gfF(M+m)gfFNmgNFθN-(M+m)g=0,F=f,可得N=（M+m）g再以B为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对它的支持力NB,墙壁对它的弹力F的作用（如图24所示）。而处于平衡状态，根据平衡条件有：NB.cosθ=mg,NB.sinθ=F,解得F=mgtanθ.所以f=F=mgtanθ.点评：若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故求系统间的作用力时需要使用隔离法。有时整体法和隔离法常常交替使用。变式训练3：如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．（1）平衡时可能位置是图中的（）（2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（） A．， B．， C．，D．，答案（1）A，（2）D解析：（1）若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能．用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg，水平向左的电场力qE（甲受到的）、水平向右的电场力qE（乙受到的）和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力（2mg）等大反向，即绳1一定竖直，显然只有A、D可能对．再用隔离法，分析乙球受力的情况．乙球受到向下的重力mg，水平向右的电场力qE，绳2的拉力F2，甲对乙的吸引力F引．要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图所示．故应选A．（2）由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F1=2mg．由乙球的受力图可知因此有应选D类型四：动态平衡与极值问题解决这类问题需要注意：（1）、三力平衡问题中判断变力大小的变化趋势时，可利用平行四边形定则将其中大小和方向均不变的一个力，分别向两个已知方向分解，从而可从图中或用解析法判断出变力大小变化趋势，作图时应使三力作用点O的位置保持不变．F1F1F2G例4．重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？解：由于挡板是缓慢转动的，可以认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合力为零。应用三角形定则，G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角形，其中G的大小、方向始终保持不变；F1的方向不变；F2的起点在G的终点处，而终点必须在F1所在的直线上，由作图可知，挡板逆时针转动90°过程，F2矢量也逆时针转动90°，因此F1逐渐变小，F2先变小后变大。（当F2⊥F1，即挡板与斜面垂直时，F2最小）GF2FGF2F1变式训练4：如图所示，保持不变，将B点向上移，则BO绳的拉力将： A．逐渐减小 B.逐渐增大图2-5-3 C．先减小后增大 D图2-5-3［例5］如图2-5-3所示，用细线AO、BO悬挂重力，BO是水平的，AO与竖直方向成α角．如果改变BO长度使β角减小，而保持O点不动，角α（α<450）不变，在β角减小到等于α角的过程中，两细线拉力有何变化？F1F1F3F2甲F3F2F1乙F3F2F1丙受力如图甲所示，根据平衡条件可知，这三个力必构成一个闭合的三角形，如图乙所示，由题意知，OC绳的拉力大小和方向都不变，OA绳的拉力方向不变，只有OB绳的拉力大小和方向都在变化，变化情况如图丙所示，则只有当时，OB绳的拉力最小，故C选项正确。［变式训练5］如图所示，轻绳的一端系在质量为m的物体上，另一端系在一个圆环上，圆环套在粗糙水平横杆MN上，现用水平力F拉绳上一点，使物体处在图中实线位置.然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来位置不动，则在这一过程中，水平拉力F、环与横杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是()A.F逐渐减小，f逐渐增大，N逐渐减小B.F逐渐减小，f逐渐减小，N保持不变C.F逐渐增大，f保持不变，N逐渐增大θD.F逐渐增大，f逐渐增大，N保持不变θ［变式训练6］如图所示，小球用细线拴住放在光滑斜面上，用力推斜面向左运动，小球缓慢升高的过程中，细线的拉力将：()A.先增大后减小B.先减小后增大C.一直增大D.一直减小［变式训练7］如图是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图．使用时，用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动，把涂料均匀地粉刷到墙上．撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计，而且撑竿足够长，粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚，该过程中撑竿对涂料滚的推力为F1，涂料滚对墙壁的压力为F2，以下说法正确的是（）（A）F1增大，F2减小（B）F1减小，F2增大（C）F1、、F2均增大（D）F1、、F2均减小类型四：相似三角形法求解平衡问题例6．如图所示整个装置静止时，绳与竖直方向的夹角为30º。AB连线与OB垂直。若使带电小球A的电量加倍，带电小球B重新稳定时绳的拉力多大？解析：小球A电量加倍后，球B仍受重力G、绳的拉力T、库伦力F，但三力的方向已不再具有特殊的几何关系。若用正交分解法，设角度，列方程，很难有结果。此时应改变思路，并比较两个平衡状态之间有无必然联系。于是变正交分解为力的合成，注意观察，不难发现：AOB与FBT′围成的三角形相似，则有：AO/G=OB/T。说明系统处于不同的平衡状态时，拉力T大小不变。由球A电量未加倍时这一特殊状态可以得到：T=Gcos30º。球A电量加倍平衡后，绳的拉力仍是Gcos30º。BOBOAC变式训练8：如右图所示，轻绳的A端固定在天花板上，B端系一重为G的小球，小球静止在固定的光滑大球表面上，己知AB绳长为l，大球半径为R，天花板到大球顶点的竖直距离AC=d,角ABO＞90º。求绳中张力和大球对小球的支持力（小球直径忽略不计）GFNF解析：选小球为研究对象，受到重力G、绳的拉力F和大球支持力FN的作用(如图所示)。由于小球处于平衡状态，所以G、F、FN组成一个封闭三角形。根据数学知识可以看出三角形AOB跟三角形GFNFF/L=G/(d+R)=FN/R解得F=G•L/(d+R)FN=G•R/(d+R)类型五：平衡物体的临界和极值问题例7．重量为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ，一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动，则此最小作用力的大小和方向应如何？解析：方法1：木块在运动过程中受摩擦力作用，要减小摩擦力，应使作用力F斜向上，设当F斜向上与水平方向的夹角为α时，F的值最小。木块受力分析如图29所示，由平衡条件知：GFFNFfGFFNFfxyα解上述二式得：。令tanφ=μ,则,GFFGFFNFfααGF1φF可见当时，F有最小值，即。方法2：由于Ff=μFN,故不论FN如何改变，Ff与FN的合力F1的方向都不会发生改变，如图30所示，合力F1与竖直方向的夹角一定为，可见F1、F和G三力平衡，应构成一个封闭三角形，当改变F与水平方向夹角时，F和F1的大小都会发生改变，且F与F1方向垂直时F的值最小。由几何关系知：。点评：临界状态也可理解为“恰好出现”和“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界问题的求解方法一般是采用假设推理法，即先假设怎样，然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。类型六：连接体的平衡问题图2-5-1图2-5-1［例8］有一个直角支架AOB，AO是水平放置，表面粗糙．OB竖直向下，表面光滑．OA上套有小环P，OB套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可以忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图2-5-1所示．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO杆对P的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是：（）A．FN不变，F变大B．FN不变，F变小C．FN变大，F变大D．FN变大，F变小［变式训练9］如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的内表面光滑。一根轻质杆的两端固定有两个小球，质量分别是m1，m2.当它们静止时，m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°，30°角，则碗对两小球的弹力大小之比是（） A．1：2 B．C．1： D．：2类型七：电场、磁场中的平衡问题例9．如图所示，匀强电场方向向右，匀强磁场方向垂直于纸面向里，一质量为带电量为q的微粒以速度与磁场垂直、与电场成45˚角射入复合场中，恰能做直线运动，求电场强度E的大小，磁感强度B的大小。解析：由于带电粒子所受洛仑兹力与垂直，电场力方向与电场线平行，知粒子必须还受重力才能做匀速直线运动。假设粒子带负电受电场力水平向左，则它受洛仑兹力就应斜向右下与垂直，这样粒子不能做直线运动，所以粒子应带正电，画出受力分析图根据合外力为零可得，（1）（2）由（1）式得，由（1），（2）得变式训练10：如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间距离为，导轨平面与水平面的夹角为。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B。在导轨的A、C端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒，质量为，从静止开始沿导轨下滑。求棒的最大速度。（已知和导轨间的动摩擦因数为，导轨和金属棒的电阻不计）解析：本题的研究对象为棒，画出棒的平面受力图，如图。棒所受安培力F沿斜面向上，大小为，则棒下滑的加速度。棒由静止开始下滑，速度不断增大，安培力F也增大，加速度减小。当=0时达到稳定状态，此后棒做匀速运动，速度达最大。。解得棒的最大速度。专题训练一如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P相连，P与斜放在其上的固定档板MN接触且处于静止状态，则斜面体P此刻受到的外力的个数有可能是A．2个 B．3个 C．4个 D．5个FAB2．如图所示，质量均可忽略的轻绳与轻杆，承受弹力的最大值一定，FAB滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），B端吊一重物。现将绳的一端拴在杆的B端，用拉力F将B端缓慢上拉（均未断），在AB杆达到竖直前（）A．绳子越来越容易断B．绳子越来越不容易断C．AB杆越来越容易断D．AB杆越来越不容易断3．在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的作用力为F2，地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中（） A．F1保持不变，F3缓慢增大 B．F1缓慢增大，F3保持不变 C．F2缓慢增大，F3缓慢增大 D．F2缓慢增大，F3保持不变4．用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为L0现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L0斜面倾角为30，如图所示。则物体所受摩擦力（）A．等于零B．大小为,方向沿斜面向下 C．大于为，方向沿斜面向上ABθPQABθPQ5．如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定的质点A，在Q的正上方的P点用丝线悬挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角，由于缓慢漏电使A、B两质点的带电量逐渐减小。在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小（）A．保持不变 B．先变大后变小C．逐渐减小 D．逐渐增大7．如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量θ为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是 （）θA．小车静止时，F=mgsinθ,方向沿杆向上。B．小车静止时，F=mgcosθ,方向垂直杆向上。C．小车向右以加速度a运动时，一定有F=ma/sinθ.D．小车向左以加速度a运动时，,方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan(a/g).8．如图所示，A与B两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮，A物体在Q位置时处于静止状态，若将A物体移到P位置，仍然能够处于静止状态，则A物体由Q移到P后，作用于A物体上的力中增大的是（）A．地面对A的摩擦力B．地面对A的支持力C．绳子对A的拉力 D．A受到的重力ABCFθθ11．如图所示，物体的质量为2kg，两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ=60ABCFθθ13．如图所示，木板A的质量为m，滑块B的质量为M，木板A用绳拴住，绳与斜面平行，B沿倾角为θ的斜面在A木板下匀速下滑．若M＝2m，A、B间以及B与斜面间的动摩擦因数相同，试求此动摩擦因数μ。参考答案专题训练一1．答案：AC2．B解析：因为轻杆，力的作用点在杆的一端，故杆中的作用力沿杆的方向。对B点受力分析，如图，当θ角减小时，绳中拉力减小。杆受到的压力沿杆的方向，故杆无所谓易断不易断。故B项正确。3．C解析：用整体法进行分析，可知F1和F3的大小相等。力F产生了两个作用效果，一个是使B压紧竖直墙面的力F‘1，其与墙对B的作用力F1是作用力与反作用力，F‘1=F1。一个是压紧A的力F2，当力F缓慢增大时，合力的方向和两个分力的方向都没有发生变化，所以当合力增大时两个分力同时增大，C正确4．A解析：竖直挂时，弹簧的倔强系数k=mg/L0，把质量为2m的物体放在斜面上由受力分析可知物体受弹簧的拉力为kL0=mg，与重力沿斜面向下的分力相等，根据，从而可知摩擦力为0，A项正确。，5．A解析：对B球进行受力分析，由相似三角形法，可知A项正确。7．DFαFαamg且大小等于球的重力mg.小车向右以加速度a运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α,如图所示。根据牛顿第二定律有：Fsinα=ma,Fcosα=mg.，两式相除得：tanα=a/g.mamgFmamgFα有F=ma/sinθ.小车向左以加速度a运动，根据牛顿第二定律知小球所受重力mg和杆对球的作用力F的合力大小为ma，方向水平向左。根据力的合成知三力构成图所示的矢量三角形，,方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为：α=arctan(a/g).8．答案：AB11．解：作出A受力图如图所示，由平衡条件有：F.cosθ-F2-F1cosθ=0GF2FGF2F1Fxyθθ要使两绳都能绷直，则有：F1由以上各式可解得F的取值范围为：。13．解：对B受力分析，如图所示：NNNN/F1F2mgF1=μmgcosθF2=μ（M+m）gcosθ又因为M=2m所以μ=θFθF1（2011安徽）．一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示。则物块A．仍处于静止状态B．沿斜面加速下滑C．受到的摩擦力不便D．受到的合外力增大答案：A解析：由于质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上，说明斜面对物块的作用力与物块的重力平衡，斜面与物块的动摩擦因数μ=tan。对物块施加一个竖直向下的恒力F，使得合力仍然为零，故物块仍处于静止状态，A正确，B、D错误。摩擦力由mgsin增大到(F+mg)sin，C错误。[来源:学+科+网]2.（2011海南）.如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物。在绳子距a端得c点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比为A.B.2C.D.解析：平衡后设绳的BC段与水平方向成α角，则：对节点C分析三力平衡，在竖直方向上有：得：，选C3.（2011海南）.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较小时方向向右解析：斜劈和物块都平衡对斜劈和物块整体受力分析知地面对斜劈的摩擦力为零，选A4.（2011山东）．如图所示，将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁。开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（）A．大小不变B．方向改变C．仍然为零D．方向向右答案：AD解析：对b进行受力分析，剪断前b受重力、支持力、向左弹簧的拉力和绳的拉力由于它所受摩擦力，所以弹簧的拉力和绳的拉力是一对平衡力，当将右侧细绳剪断瞬间，绳的拉力消失，但弹簧的拉力不变，所以b受摩擦力方向向右，C错误，D正确；由于细绳剪断瞬间，弹簧的弹力不变，所以大小不变，A正确，B错误。5.（2011江苏）如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g，若接触面间的摩擦力忽略不计，旵石块侧面所受弹力的大小为A．B．C．D．答案：A6.(2011江苏)．如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有A．两物块所受摩擦力的大小总是相等B．两物块不可能同时相对绸带静止C．M不可能相对绸带发生滑动D．m不可能相对斜面向上滑动答案：AC本题的关键是“轻质绸带”。

第1步分析：因绸带是轻质模型，质量可视为零，故无论如何运动，所受合力为零，即受力平衡，而题中绸带在斜面上所受三力，一是斜面向上支撑的弹力，另二个为二侧的摩擦力，因平衡，故二侧摩擦力必定相等。故选项A正确。

第2步分析：是否会出现M相对绸带滑动呢？结论是也不会。因一旦滑动，则绸带左侧所受摩擦力即为与M之间的滑动摩擦力，将会比绸带右侧所受摩擦力大，绸带无法平衡，故选项C正确。

第3步分析：是否会出现二物体一起相对斜面静止，结论是不会。因静平衡时二物体皆需与自身下滑力（重力沿斜面向下的分力）平衡，而二物下滑力不同，致二摩擦力不同，与选项A矛盾。

第4步分析：是否会出现二物体皆向下运动，即M向左侧运动，m向右侧运动，结论是也不会。因一旦这样运动，绸带二侧皆受滑动摩擦力，而两边的滑动摩擦力不同，也与选项A矛盾。

第5步分析：综合第3、4分析可知，只有这样的运动是可能的。M向左侧运动（与绸带无相对滑动，为静摩擦力），m或静止在斜面上（与绸带间有滑动）或向上运动（与绸带间有滑动）或与绸带一起向上运动（与绸带间有静摩擦力），此类运动情境可致绸带二侧所受摩擦力相等。

即二物块是可能相对绸带静止的（三者一起运动），故选项B错误。

即m是可能相对斜面向上运动的（说“可能”是因为也可能相对斜面静止），故选项D错误。7.(2011朝阳一模）18．如图所示，质量为m的小物块静止在倾角为θ的固定斜面上。某时刻开始对小物块施加一个平行斜面向上的拉力F，F由零开始逐渐增大，当F增大到F0时，小物块开始沿斜面向上运动。则F0的大小(D)θmA．一定小于θmB．一定等于C．一定大于F45°D．可能等于，也可能大于F45°8.（2011东城一模）15．倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使质量分布均匀的光滑球静止在如图所示的位置，需用一个水平推力F作用于球上，F的作用线通过球心。设球受到的重力为G，竖直墙对球的弹力为N1，斜面对球的弹力为N2，则下列说法正确的是(C)A．N1一定等于F B．N2一定大于N1C．N2一定大于G D．F一定小于G9.（2011朝阳二模）19．如图所示，A、B为竖直墙壁上等高的两点AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，AOB在同一水平面上。∠AOB=90°，∠COD=60°。若在O点处用轻绳悬挂一个质量为m的物体，则平衡后绳AO所受拉力的大小为(D)A．B．C．D．3m30010.（2011顺义期末）1.用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面向上拉住质量为3m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L3300A．等干零B．大小为EQ\f(1,2)mg，方向沿斜面向上OC．大小为EQ\f(eq\r(,3),2)mg，方向沿斜面向上OD．大小为mg，方向沿斜面向上11.（2011朝阳期末）2．如图所示，质量均为m的两个小球，分别用两根等长的细线悬挂在O点，两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧，静止时弹簧是水平的，若两根细线之间的夹角为，则弹簧的形变量为A．B．C．D．abθ图112.（2011昌平期末）13．如图1所示，水平地面上有一楔形物块a，其斜面上静止一小物块b。现用力F沿不同方向作用在小物块b上，小物块b仍保持静止，如图2所示。则a、babθ图1aab①θFab②θFab③θFab④θF图2A.①③B.②④C.②③D.③④13.（2011东城期末）8．如图所示，两根直木棍AB和CD（可视为相同的圆柱体）相互平行，固定在同一个水平面上，一个圆柱形工件P架在两木棍之间。工件在水平向右的推力F的作用下，恰好能向右匀速运动。若保持两木棍在同一水平面内，但将它们间的距离稍微增大一些后固定。仍将圆柱形工件P架在两木棍之间，用同样的水平推力F向右推该工件，则下列说法中正确的是 （A） A．工件可能静止不动 B．工件一定向右匀速运动 C．工件一定向右减速运动 D．工件一定向右加速运动14.（2011丰台期末）5.如图2所示，轻弹簧的一端与物块P相连，另一端固定在木板上。先将木板水平放置，并使弹簧处于拉伸状态。缓慢抬起木板的右端，使倾角逐渐增大，直至物块P刚要沿木板向下滑动，在这个过程中，物块P所受静摩擦力的大小变化情况是（A）PA.先减小后增大B.先增大后减小PC.一直增大D.保持不变15.（2011通州期末）12．在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平木板上，木板放在光滑地水平面上，如图甲所示，将木块固定，用力沿水平方向拉木板，拉力从0开始逐渐增大。分别用力传感器采集拉力和木块受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力，随拉力F变化的图像，如图乙所示。已知木块质量为0.78kg，木板质量为1．04kg。(重力加速度g取10m／s)正确的是（B）A．此实验方法与教材中不一致，是错误的B．此实验方法可行，可算出动摩擦因数是0．4C．此实验方法可行，可算出动摩擦因数是0．3D．上述说法均不正确Mθ16.（2011西城期末）4．物块M在静止的传送带上匀速下滑时，传送带突然转动，传送带转动的方向如图中箭头所示。则传送带转动后MθA．M将减速下滑B．M仍匀速下滑C．M受到的摩擦力变小D．M受到的摩擦力变大17.（2010·江苏物理·1）如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度（A）大小和方向均不变（B）大小不变，方向改变（C）大小改变，方向不变（D）大小和方向均改变答案：A18.（2010·新课标·15）一根轻质弹簧一端固定，用大小为的力压弹簧的另一端，平衡时长度为；改用大小为的力拉弹簧，平衡时长度为.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为A、B、C、D、答案：C，解析：根据胡克定律有：，，解得：k=19.（2010·江苏物理·3）如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机，三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成角，则每根支架中承受的压力大小为（A）（B）（C）（D）答案：D20．（2010·新课标·18）如图所示，一物块置于水平地面上.当用与水平方向成角的力拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成角的力推物块时，物块仍做匀速直线运动.若和的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为A、B、C、D、1-答案：B解析：物体受重力mg、支持力N、摩擦力f、已知力F处于平衡，根据平衡条件，有，，联立解得：θab右左21．(2010·海南物理·θab右左A．绳的张力减小，b对a的正压力减小B．绳的张力增加，斜面对b的支持力增加C．绳的张力减小，地面对a的支持力增加D．绳的张力增加．地面对a的支持力减小FNmgFFNmgFθ【解析】在光滑段运动时，系统及物块b处于平衡状态，因此有，；当它们刚运行至轨道的粗糙段时，系统有水平向右的加速度，此时有两种可能，一是物块b仍相对静止，竖直方向加速度为零，则仍成立，但，因此绳的张力将减小，而地面对a的支持力不变；二是物块b相对于a向上滑动，具有向上的加速度，是超重，因此绳的张力减小，地面对a的支持力增大，C正确。22．(2010·安徽·19)L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块Q相连，如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木板P的受力个数为A．3B．4【答案】C【解析】P、Q一起沿斜面匀速下滑时，由于木板P上表面光滑，滑块Q受到重力、P的支持力和弹簧沿斜面向上的弹力。木板P受到重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力、Q的压力和弹簧沿斜面向下的弹力，所以选项C正确。23.(（09·天津·1）物块静止在固定的斜面上，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上。B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是（D）解：四个图中都是静摩擦。A图中fA=Gsinθ；B图中fB=Gsinθ；C图中fC=(G-F)sinθ；D图中fC=(G+F)sinθ。24.（09·广东物理·7）某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。图中为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是（BD）A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变解析：不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关，A错误；在垫片向右运动的过程中，由于两个弹簧相连，则它们之间的作用力等大，B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律可知，两弹簧的型变量不同，则两弹簧的长度不相等，C错误；在垫片向右运动的过程中，由于弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，D正确。25.（09·江苏物理·2）用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（取）（A）A．B．C．D．解析：熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律，是解决本题的根本；一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大。题中当绳子拉力达到F=10N的时候，绳子间的张角最大，即两个挂钉间的距离最大；画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力如图。绳子与竖直方向的夹角为θ，绳子长为L0=1m,则有，两个挂钉的间距离，解得m，A项正确。26.（09·广东理科基础）建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0．500m／s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取lOm／s2)（B）A．510NB．490NC．890ND．910N解析：对建筑材料进行受力分析。根据牛顿第二定律有,得绳子的拉力大小等于F=210N,然后再对人受力分析由平衡的知识得,得FN=490N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490N.B对。27.（09·浙江·14）如图所示，质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上。已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为，斜面的倾角为，则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为（A）A．mg和mgB．mg和mgC．mg和mgD．mg和mg解析：受力如图所示，，。28.（09·浙江·16）如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为已知静电力常量为，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（C）A．B．C．D．解析：第三个小球受三个力的作用FF23F13它们的关系是，得29.(08·山东理综·16)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为300,如图所示.则物体所受摩擦力（）A.等于零B.大小为,方向沿斜面向下C.大小为,方向沿斜面向上D.大小为mg,方向沿斜面向上答案A解析竖直悬挂时mg=kL ①沿斜面拉2m物体时,设物体受摩擦力为f,方向沿斜面向下,则kL=2mgsin30°+f ②由①②得f=0.30.（08·全国Ⅱ·16）如右图,一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑,A与B的接触面光滑.已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍,斜面倾角为α.B与斜面之间的动摩擦因数是()A. B.C. D.答案A解析对于AB做匀速直线运动,根据共点力的平衡条件有：2mgsinα-3μmgcosα=0所以B与斜面间的动摩擦因数为：μ=tanα.31.(08·广东理科基础·12)质量为m的物体从高处静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为f,加速度为a=,则f的大小是 ()A. B. C. D.答案B解析由牛顿第二定律得mg-f=ma,得,f=mg-ma=.32.(08·广东理科基础·9)探究弹力和弹簧伸长的关系时,在弹性限度内,悬挂15N重物时,弹簧长度为0.16m,悬挂20N重物时,弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为()A.L0=0.02mk=500N/m B.L0=0.10mk=500N/mC.L0=0.02mk=250N/m D.L0=0.10mk=250N/m答案D解析由胡克定律知F1=k（L1-L0） ①F2=k（L2-L0） ②由①②解得：L0=0.1m,k=250N/m.33.(08·广东理科基础·2)人站在自动扶梯的水平踏板上,随扶梯斜向上匀速运动,如图所示.以下说法正确的是()A.人受到重力和支持力的作用 B.人受到重力、支持力和摩擦力的作用C.人受到的合外力不为零 D.人受到的合外力方向与速度方向相同答案A解析由于人做匀速运动,所以人所受的合外力为零,水平方向不可能受力的作用.34.（09·北京·18）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合滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则（C）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，滑块将减速下滑C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果=tan，拉力大小应是2mgsinD．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果=tan，拉力大小应是mgsin解析：对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面下滑则mgsinθ>μmgcosθ，故μ<tanθ，故AB错误；若要使物块在平行于斜面向上的拉力F的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：F-mgsinθ-μmgcosθ=0故F=mgsinθ+μmgcosθ，若μ=tanθ，则mgsinθ=μmgcosθ，即F=2mgsinθ故C项正确；若要使物块在平行于斜面向下的拉力F作用下沿斜面向下匀速滑动，由平衡条件有：F+mgsinθ-μmgcosθ=0则F=μmgcosθ-mgsinθ若μ=tanθ，则mgsinθ=μmgcosθ，即F=0，故D项错误。35.（09·海南物理·1）两个大小分别为和（）的力作用在同一质点上，它们的合力的大小F（C）A． B．C． D．答案：C解析：共点的两个力合成，同向时最大为＋，反向时最小为－。36.(08·北京理综·20)有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断.例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析,并与预期结果、实验结论等进行比较,从而判断解的合理性或正确性.举例如下:如图所示.质量为M、倾角为θ的滑块A放于水平地面上,把质量为m的滑块B放在A的斜面上,忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a=,式中g为重力加速度.对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题.他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”.但是,其中有一项是错误的.请你指出该项（）A.当θ=0°时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的B.当θ＝90°时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的C.当Mm时,该解给出a=gsinθ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的D.当mM时,该解给出a=,这符合预期的结果,说明该解可能是对的答案D解析B沿斜面下滑的过程中,B的加速度大小a≤g,选项D中a=≥g,这与实际情况不符,故正确答案为D.37.(08·广东理科基础·6)如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,以下结果正确的是()A.F1=mgsinθB.F1= C.F2=mgcosθD.F2=答案D解析O点受力如图所示.由图可知F1=mgtanθ,F2=.38.（09·广东物理·11）如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中。质量为m、带电量为+Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是（CD）A．滑块受到的摩擦力不变B．滑块到地面时的动能与B的大小无关C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下D．B很大时，滑块可能静止于斜面上解析：取物块为研究对象，小滑块沿斜面下滑由于受到洛伦兹力作用，如图所示，C正确；N=mgcosθ+qvB，由于v不断增大，则N不断增大，滑动摩擦力f=μN，摩擦力增大，A错误；滑块的摩擦力与B有关，摩擦力做功与B有关，依据动能定理，在滑块下滑到地面的过程中，满足，所以滑块到地面时的动能与B有关，B错误；当B很大，则摩擦力有可能很大，所以滑块可能静止在斜面上，D正确。39.（09·宁夏·21）水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则（AC）A.F先减小后增大B.F一直增大C.F的功率减小D.F的功率不变40.（09·海南物理·3）两刚性球a和b的质量分别为和、直径分别为个(>)。将a、b球依次放入一竖直放置、内径为的平底圆筒内，如图所示。设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为和，筒底所受的压力大小为．已知重力加速度大小为g。若所以接触都是光滑的，则（A）A．B．C．D．答案：A解析：对两刚性球a和b整体分析，竖直方向平衡可知F＝（＋）g、水平方向平衡有＝。41.（09·山东·16）如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为FN。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是（A）A． B．F＝mgtanC． D．FN=mgtan解析：对小滑块受力分析如图所示，根据三角形定则可得，，所以A正确。考点：受力分析，正交分解或三角形定则。提示：支持力的方向垂直于接触面，即指向圆心。正交分解列式求解也可。42.（09·安徽·17）为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是(C)FNFNmgfaB.顾客始终处于超重状态C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D.顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下解析：在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上，由牛顿第三定律，它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下；在匀速运动的过程中，顾客与电梯间的摩擦力等于零，顾客对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下。43.（09·山东·24）（15分）如图所示，某货场而将质量为m1=100kg的货物（可视为质点）从高处运送至地面，为避免货物与地面发生撞击，现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道，使货物中轨道顶端无初速滑下，轨道半径R=1.8m。地面上紧靠轨道次排放两声完全相同的木板A、B，长度均为l=2m，质量均为m2=100kg，木板上表面与轨道末端相切。货物与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数=0.2。（最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2）（1）求货物到达圆轨道末端时对轨道的压力。（2）若货物滑上木板4时，木板不动，而滑上木板B时，木板B开始滑动，求1应满足的条件。（3）若1=0。5，求货物滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。解析：（1）设货物滑到圆轨道末端是的速度为，对货物的下滑过程中根据机械能守恒定律得，①设货物在轨道末端所受支持力的大小为,根据牛顿第二定律得，②联立以上两式代入数据得③根据牛顿第三定律，货物到达圆轨道末端时对轨道的压力大小为3000N，方向竖直向下。（2）若滑上木板A时，木板不动，由受力分析得④若滑上木板B时，木板B开始滑动，由受力分析得⑤联立④⑤式代入数据得⑥。（3），由⑥式可知，货物在木板A上滑动时，木板不动。设货物在木板A上做减速运动时的加速度大小为，由牛顿第二定律得⑦设货物滑到木板A末端是的速度为，由运动学公式得⑧联立①⑦⑧式代入数据得⑨设在木板A上运动的时间为t，由运动学公式得⑩联立①⑦⑨⑩式代入数据得。考点：机械能守恒定律、牛顿第二定律、运动学方程、受力分析44.（09·安徽·22）（14分）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，试求（1）运动员竖直向下拉绳的力；FFFF(m人+m椅)ga答案：440N，275N解析