2025届高考物理一轮复习第二章相互作用核心素养提升教学案沪科版

PAGE6-其次章相互作用一、整体法、隔离法在平衡问题中的应用——“科学思维”之“科学推理”1.如图1所示，甲、乙两个小球的质量均为m，两球间用细线连接，甲球用细线悬挂在天花板上。现分别用大小相等的力F水平向左、向右拉两球，平衡时细线都被拉紧。则平衡时两球的可能位置是下面的()图1解析用整体法分析，把两个小球看做一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和细线1的拉力，两水平力相互平衡，故细线1的拉力肯定与重力2mg等大反向，即细线1肯定竖直；再用隔离法，分析乙球受力的状况，乙球受到向下的重力mg，水平向右的拉力F，细线2的拉力F2。要使得乙球受力平衡，细线2必需向右倾斜。选项A正确。答案A2.在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体，m1>m2，如图2所示，若三角形木块和两物体都是静止的，则()图2A.粗糙水平面对三角形木块有水平向右的摩擦力B.粗糙水平面对三角形木块有水平向左的摩擦力C.质量为m1的物体对三角形木块有沿斜面对上的摩擦力D.质量为m2的物体对三角形木块有沿斜面对下的摩擦力解析由于三角形木块和斜面上的两物体都静止，可以把它们看成一个整体，设三角形木块质量为M，则竖直方向受到重力(m1＋m2＋M)g和支持力FN作用处于平衡状态，受力如图所示，水平方向无任何滑动趋势，因此不受水平面的摩擦力作用，故A、B错误；两个物体有沿斜面对下的运动趋势，它们受到沿斜面对上的摩擦力，由牛顿第三定律可知两个物体对三角形木块有沿斜面对下的摩擦力，故C错误，D正确。答案D3.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN。在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑匀称的小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图3所示是这个装置的截面图。现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发觉P始终保持静止。则在此过程中，下列说法中正确的是()图3A.MN对Q的弹力渐渐减小B.地面对P的摩擦力渐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q所受的合力渐渐增大解析Q的受力状况如图甲所示，F1表示P对Q的弹力，F2表示MN对Q的弹力，F2的方向水平向左保持不变，F1的方向顺时针旋转，由平行四边形的边长改变可知：F1与F2都渐渐增大，故A、C错误；由于挡板MN缓慢移动，Q处于平衡状态，所受合力为零，故D错误；对P、Q整体受力分析，如图乙所示，由平衡条件得，Ff＝F2＝mgtanθ，由于θ不断增大，故Ff不断增大，故B正确。答案B4.(2024·广东湛江模拟)如图4所示，三根粗细匀称完全相同的圆木A、B、C堆放在水平地面上，处于静止状态，每根圆木的质量为m，截面的半径为R，三个截面圆心连线构成的等腰三角形的顶角∠O1＝120°，若在地面上的两根圆木刚好要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑圆木之间的摩擦，重力加速度为g，则()图4A.圆木间的弹力为eq\f(1,2)mgB.下面两根圆木对地面的压力均为eq\f(3,2)mgC.地面上的每根圆木受到地面的作用力为eq\f(3,2)mgD.地面与圆木间的动摩擦因数为eq\f(\r(3),2)解析对A进行受力分析，如图所示，A处于平衡状态，合力为零，则有FN2coseq\f(θ,2)＝eq\f(1,2)mg，解得FN1＝FN2＝eq\f(\f(1,2)mg,cos60°)＝mg，故选项A错误；对整体受力分析，受到重力、地面的支持力、B受到的向右的摩擦力和C受到的向左的摩擦力，由对称性可知，竖直方向有FNB＝FNC＝eq\f(3,2)mg，故选项B正确；对B进行探讨，地面对B的作用力等于地面对B的支持力与地面对B的摩擦力的合力，大于eq\f(3,2)mg，故选项C错误；对C，依据平衡条件得Ff＝FN2sin60°＝mg×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3),2)mg，所以地面对C的摩擦力大小为eq\f(\r(3),2)mg，依据摩擦力公式Ff＝μFNC，可得μ＝eq\f(Ff,FNC)＝eq\f(\f(\r(3),2)mg,\f(3,2)mg)＝eq\f(\r(3),3)，故选项D错误。答案B二、用对称思想巧解非共面力问题——“科学思维”之“科学推理”1.(2024·吉林联考)蹦床可简化为如图5所示的完全相同的网绳构成的正方形，点O、a、b、c等为网绳的结点。当网水平张紧时，若质量为m的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O点，当该处下凹至最低点时，网绳aOe、cOg均成120°向上的张角，此时O点受到的向下的冲击力为F，则这时O点四周每根网绳的拉力的大小为(重力加速度为g)()图5A.eq\f(F,4) B.eq\f(F,2)C.eq\f(F＋mg,4) D.eq\f(F＋mg,2)解析设每根网绳的拉力大小为F′，对结点O有：4F′cos60°－F＝0，解得F′＝eq\f(F,2)，选项B正确。答案B2.(2024·广州综合测试)如图6是悬绳对称且长度可调的自制着陆伞。用该伞挂上重为G的物体进行两次落体试验，悬绳的长度l1<l2，匀速下降时每根悬绳的拉力大小分别为F1、F2，则()图6A.F1<F2 B.F1>F2C.F1＝F2<G D.F1＝F2>G解析物体受重力和n根悬绳拉力作用处于平衡状态，由对称性可知，每条悬绳拉力的竖直分力为eq\f(G,n)，设绳与竖直方向的夹角为θ，则有Fcosθ＝eq\f(G,n)，解得F＝eq\f(G,ncosθ)，由于无法确定ncosθ是否大于1，故无法确定拉力F与重力G的关系，选项C、D错误；悬绳较长时，夹角θ较小，故拉力较小，即F1>F2，选项A错误，B正确。答案B3.(多选)如图7所示，完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上，每个足球的质量都是m，不考虑转动状况，下列说法正确的是(重力加速度为g)()图7A.下面每个球对地面的压力均为eq\f(4,3)mgB.下面的球不受地面给的摩擦力C.下面每个球受地面给的摩擦力均为eq\f(\r(3),3)mgD.上面球对下面每个球的压力均为eq\f(\r(6),6)mg解析以四个球整体为探讨对象，受力分析可得，3FN＝4mg，可知下面每个球对地面的压力均为FN′＝FN＝eq\f(4,3)mg，选项A正确；隔离上面球分析，由几何关系可得，3F1·eq\f(\r(6),3)＝mg，F1＝eq\f(\r(6),6)mg，选项D正确；隔离下面一个球分析，Ff＝F1·eq\f(\r(3),3)＝eq\f(\r(2),6)mg，选项B、C错误。答案AD4.如图8所示，将三个完全相同的光滑球用不行伸长的细线悬挂于O点并处于静止状态。已知球半径为R，重为G，线长均为R，则每条细线上的张力大小为()图8A.2G B.eq\f(\r(6),2)GC.eq\f(3,2)G D.eq\f(\r(5),2)G解析本题中O点与各球心的连线以及各球心连线，构成一个边长为2R的正四面体，如图甲所示(A、B、C为各球球心)，O′