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第1页(共1页)2025年高考物理一轮复习之相互作用一.选择题(共10小题)1.如图所示,生活中我们经常用到挂衣架,从侧面观看,我们可以把挂衣架简化为一个倒“T”型,竖直杆与底座中点固定连接。已知某个挂衣架高度为3L,底座长度为2L,挂衣架上挂有总质量为m的衣服,忽略挂衣架自身重力。现在有持续强风垂直于“Π”平面刮过挂衣架,强风对衣服有水平风力,使得衣服与竖直方向成夹角β,已知重力加速度大小为gA.若水平风力减小,衣架对衣服作用力增大 B.当水平风力大小超过33mgC.当水平风力大小超过12mgD.为防止挂衣架被风刮倒,可以减少悬挂衣服的质量2.如图,体育器材室中表面光滑的铅球架在水平凹槽中,凹槽两边等高且间距等于铅球的半径。已知铅球处于静止状态,铅球的质量为m,重力加速度为g,则凹槽左侧壁顶端A点对铅球的支持力大小为()A.mg B.12mg C.32mg D.3.一根轻质细绳上端固定,串联着三个质量不同的小球,从上到下小球的质量分别为2kg、3kg、1kg,三个小球均受到水平向左且大小恒定相等的风力。当三个小球稳定静止时,其实际形态最接近的是()A. B. C. D.4.如图甲所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架,它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起,每根杆均可绕铰链自由转动,且三根杆与地面的接触点处在同一水平面,其简化模型如图乙所示。将三脚架静止放在水平地面上,三根杆与竖直方向的夹角均为θ=53°,所吊的炊具和细铁链总质量为m,忽略铰链与杆的摩擦,重力加速度为g,则()A.地面对杆的作用力与细铁链对杆的作用力是相互作用力 B.三脚架所受合力为mg C.每根杆中的弹力大小为59D.每根杆对地面的摩擦力大小为零5.如图所示,质量为m的小球置于内壁光滑的半球形凹槽内,凹槽放置在跷跷板上,凹槽的质量为M。开始时跷跷板与水平面的夹角为37°,凹槽与小球均保持静止。已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则在缓慢压低跷跷板的Q端至跟P端等高的过程中。下列说法正确的是()A.跷跷板对凹槽的作用力逐渐增大 B.小球对凹槽的压力大小始终为mg C.开始时跷跷板对凹槽的支持力大小为0.8Mg D.开始时跷跷板对凹槽的摩擦力大小为0.6Mg6.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的金属环,绕过光滑定滑轮的轻绳一端与金属环相连,另一端施加拉力F使金属环从A点缓慢上升到位于定滑轮正下方的B点。设杆对金属环的弹力大小为FN,整个装置处于同一竖直平面内,在此过程中()A.FN逐渐减小,F逐渐增大 B.FN逐渐增大,F逐渐增大 C.FN逐渐增大,F逐渐减小 D.FN逐渐减小,F先减小后增大7.如图,一根绝缘的光滑水平横杆上套有质量均为m的A、B两个小环,两环上都带有正电荷,系在两环上的等长细绳拴住质量为M的物块处于静止状态,某时刻开始环上电荷量缓慢减少,则()A.单根细绳对物块的拉力始终不变 B.两细绳对物块的合力变大 C.杆对A环的作用力保持不变 D.两环间距等于绳长时,单根细绳拉力大小等于Mg8.如图所示,长度为L1的木棒一端支在光滑竖直墙上的A点,另一端B点被轻质细线斜拉着挂在墙上的C点而处于静止状态,细线与木棒之间的夹角为θ,A、C两点之间的距离为L2,墙对木棒的支持力为F,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.细线与竖直墙之间的夹角的正弦值为L2B.木棒受到三个力(或延长线)可能不交同一点 C.细线对木棒的拉力大小为FLD.木棒的质量为F9.农村在修建住房时,常用如图所示的简易机械装置来搬运建筑材料。光滑滑轮用通过轴心O的竖直轻杆固定在支架上的O'点,开始乙手中的绳子松弛,甲站在地面上通过定滑轮缓慢拉动绳子端点A,使材料竖直上升到达楼顶之后,乙再在楼顶水平拉着BC绳把建筑材料缓慢移到楼顶平台上。整个过程中甲的位置一直不动,下列说法正确的是()A.材料竖直上升过程中,轻杆OO'上的力一定沿竖直方向 B.乙移动建筑材料的过程中,甲对绳的拉力保持不变 C.乙移动建筑材料的过程中,乙对BC绳的拉力大小不变 D.乙移动建筑材料的过程中,甲对地面的摩擦力逐渐增大10.如图所示,光滑圆轨道固定在竖直面内,O为圆心,A、B两个小球用轻杆连接,放在圆轨道内,静止时,小球B与O在同一高度,杆与水平方向的夹角为θ=30°,则A、B两球的质量之比为()A.3:1 B.2:1 C.2:3 D.3:1二.多选题(共5小题)(多选)11.间距为10m的两根固定的竖直杆间有一根腔衣绳,晾衣绳两端等高,长度为14m且不可伸长。将一件衣服通过晾衣架挂在晾衣绳上,衣架能沿晾衣绳自由滑动,衣架挂钩和晾衣绳之间的摩擦力忽略不计。无风时,衣服和衣架的悬挂点刚好位于晾衣绳的中间位置,如图甲所示;有风时,有水平向右的风作用在衣服上,稳定后衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直,如图乙所示。已知衣服和衣架的总质量为1.4kg,重力加速度g取10m/s2,风对晾衣绳的作用力忽略不计,则下列说法正确的是()A.无风时,晾衣绳中的拉力大小为7N B.有风时,晾衣绳中的拉力大小为10N C.有风时,风对衣服的作用力大小为2N D.有风时,晾衣绳对衣架的作用力大小为12N(多选)12.如图所示,质量为m的小球用一轻绳竖直悬吊于O点。现用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉动轻绳至虚线位置,在此过程中,下列说法正确的是()A.挂钩对轻绳的作用力不断变大 B.轻绳上的张力先变大后变小 C.轻绳对挂钩的作用力方向始终水平向左 D.挂钩对轻绳的作用力大小不可能为2mg(多选)13.如图所示为常见室外晾衣设备。经特殊防滑处理的水平刚性晾衣杆上悬挂一轻质衣架,衣架上挂有一质量为1kg的衣服,衣服可视为刚性平板。衣服因受迎面吹来的风力作用而与竖直方向形成一稳定偏角θ,衣架在晾衣杆上始终不发生滑动,已知晾衣杆与衣架间动摩擦因数为43A.当衣服所受风力为5N时,杆对衣架的支持力为7.5N B.为使衣架在晾衣杆上不发生滑动,风力不能超过6N C.风力越大,偏角θ越大 D.风力越大,衣架受到杆的摩擦力越大(多选)14.如图所示,半圆环竖直固定在水平地面上,光滑小球套在半圆环上。对小球施加一始终指向半圆环最高点B的拉力F,使小球从圆环最低点A缓缓移动到最高点B。下列说法正确的是()A.拉力F一直减小 B.拉力F先增大后减小 C.小球对圆环的压力大小始终不变 D.小球对圆环的压力先增大后减小(多选)15.如图甲所示为烤肠机,香肠放置在两根水平的平行金属杆中间,其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量为m的均匀圆柱体,烤制过程中香肠质量不变,半径变大。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.香肠烤熟前金属杆1对烤肠的支持力大小为12B.香肠烤熟后金属杆1对其支持力与竖直方向的夹角比烤熟前变大 C.香肠烤熟后金属杆1对其支持力比烤熟前变小 D.香肠烤熟后与烤熟前相比,两根金属杆对其合力不变三.填空题(共2小题)16.如图,一橡皮擦置于长塑料直尺的一端,现将直尺沿桌面缓慢向外移动,二者始终保持相对静止,在此过程中,直尺弯曲程度变大,橡皮擦对直尺的压力(选填“增大”、“减小”或“不变”),橡皮擦所受的摩擦力(选填“增大”、“减小”或“不变”),直尺对橡皮擦的作用力方向为。17.如图所示,物体A、B的质量mA=8kg,mB=6kg,A与B、B与地面之间的动摩擦因数都为µ=0.5,在外力F作用下,A和B一起匀速运动,则地面对B的摩擦力的大小是N;A对B的摩擦力的大小是N。(g取10m/s2)四.解答题(共3小题)18.中国的歼﹣20战斗机是一款全球领先的战机,它不仅拥有高超的隐身性、机动性,还具有强大火力、信息化和网络化能力,能够在复杂的空战环境中发挥重要的作用。设总重力为G的战斗机正沿着与水平方向成θ角的直线匀速向上攀升,牵引力F的方向位于速度方向与竖直方向之间、与速度方向成α角,升力与速度方向垂直,飞机受到的阻力等于升力的k倍,阻力方向与速度方向相反,如果飞机受到的这几个力的作用线相交于一点,求:(1)飞机受到的升力F1的大小;(2)牵引力F的大小。19.如图(a)所示,间距为l的两颗钉子固定在相同高度处,将一根长为l、不可伸长的轻质细绳和一根原长也为l、劲度系数为k的轻质橡皮筋的两端连在一起挂在钉子上,用挂钩将一重物挂在细绳上,平衡时挂钩位于细绳中点且细绳之间的夹角θ=60°,橡皮筋始终未超出弹性限度,不计一切摩擦,重力加速度为g。(1)求重物的质量;(2)将第三颗钉子钉在两颗钉子中点处,并撤去两端钉子,将橡皮筋和细绳看作新的“弹性皮筋”,如图(b)所示,求此“弹性皮筋”的劲度系数。20.如图,两工人在安装一园林石牌时,通过绳子对石牌同时施加大小相等、方向与竖直方向成37°的力T,使石牌恰好离开水平地面并保持静止,然后突然一起发力把石牌拉起准备安装到预设位置。当石牌运动到离地面h1=0.25m处时,两条绳子同时断裂。石牌继续上升h2=0.2m后自由下落。已知石牌质量m=48kg,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略空气阻力,求:(1)T的大小;(2)从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间。
2025年高考物理一轮复习之相互作用参考答案与试题解析一.选择题(共10小题)1.如图所示,生活中我们经常用到挂衣架,从侧面观看,我们可以把挂衣架简化为一个倒“T”型,竖直杆与底座中点固定连接。已知某个挂衣架高度为3L,底座长度为2L,挂衣架上挂有总质量为m的衣服,忽略挂衣架自身重力。现在有持续强风垂直于“Π”平面刮过挂衣架,强风对衣服有水平风力,使得衣服与竖直方向成夹角β,已知重力加速度大小为gA.若水平风力减小,衣架对衣服作用力增大 B.当水平风力大小超过33mgC.当水平风力大小超过12mgD.为防止挂衣架被风刮倒,可以减少悬挂衣服的质量【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】合成分解法;图析法;理解能力;推理能力.【答案】B【分析】根据共点力平衡的知识点,由动态平衡中的图解法就可以得出结论【解答】解:A.力的矢量三角形如图所示:由图像可知水平风力减小,衣架对衣服的作用力减小,故A错误;B.由于忽略挂衣架自身重力,则当重力与水平风力的合力与竖直方向夹角大于30°时,挂衣架就会翻倒,当衣架处于临界状态时,重力与水平风力的合力与竖直方向夹角为30°,此时水平风力为:F=mgtan30C.由于忽略挂衣架自身重力,则当重力与水平风力的合力与竖直方向夹角大于30°时,挂衣架就会翻倒,当衣架处于临界状态时,重力与水平风力的合力与竖直方向夹角为30°,此时水平风力为:F=mgtan30D.由计算临界结果水平风力为33,可知重力mg越小,越容易翻,故D故选:B。【点评】在解答本题时需要注重对共点力平衡的基础知识的掌握,动态平衡的方法的应用问题需要掌握。2.如图,体育器材室中表面光滑的铅球架在水平凹槽中,凹槽两边等高且间距等于铅球的半径。已知铅球处于静止状态,铅球的质量为m,重力加速度为g,则凹槽左侧壁顶端A点对铅球的支持力大小为()A.mg B.12mg C.32mg D.【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;受力分析方法专题;分析综合能力.【答案】D【分析】利用受力分析,根据受力平衡可求出支持力大小。【解答】解:凹槽两端对铅球的支持力指向球心,故两支持力与竖直方向的夹角均为30°如图所示,根据力的分解和力的平衡有2FNcos30°=mg,解得凹槽侧壁顶端A点对铅球的支持力FN=33mg,故D正确,故选:D。【点评】本题考查共点力的平衡,学生在解答本题时,应注意熟练掌握力的正交分解原理,同时受力分析注意不要丢力少力。3.一根轻质细绳上端固定,串联着三个质量不同的小球,从上到下小球的质量分别为2kg、3kg、1kg,三个小球均受到水平向左且大小恒定相等的风力。当三个小球稳定静止时,其实际形态最接近的是()A. B. C. D.【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;受力分析方法专题;分析综合能力.【答案】A【分析】利用整体法进行受力分析,求出夹角的大小关系,从而确定正确选项。【解答】解:令m1=2kg、m2=3kg、m3=1kg,绳子与竖直方向夹角如图所示最整体而言有:(m1g+m2g+m3g)tanθ1=3F,解得tanθ1=对下面两个小球有:(m2g+m3g)tanθ2=2F,解得tanθ2=对最下方的小球有m3gtanθ3=F,解得tanθ3=Fg,所以θ1=θ2<θ3,故A正确,故选:A。【点评】学生在解答本题时,应注意对于受力分析问题,要选择合适的研究对象,灵活运用整体法。4.如图甲所示是户外露营中使用的一种便携式三脚架,它由三根完全相同的轻杆通过铰链组合在一起,每根杆均可绕铰链自由转动,且三根杆与地面的接触点处在同一水平面,其简化模型如图乙所示。将三脚架静止放在水平地面上,三根杆与竖直方向的夹角均为θ=53°,所吊的炊具和细铁链总质量为m,忽略铰链与杆的摩擦,重力加速度为g,则()A.地面对杆的作用力与细铁链对杆的作用力是相互作用力 B.三脚架所受合力为mg C.每根杆中的弹力大小为59D.每根杆对地面的摩擦力大小为零【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;整体法和隔离法;共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力.【答案】C【分析】A、地面对杆的作用力作用在杆上,以整体为研究对象,由平衡方程可求该作用力大小方向;细铁链对杆的作用力作用在杆上,由三根杆交点受力的平衡方程、牛顿第三定律可求该力的大小和方向;进而可求地面对杆的作用力与细铁链对杆的作用力之间的关系。B、三脚架静止,所受合力为零。C、根据三根杆交点受力的平衡方程可求每根杆中的弹力大小。D、以一根杆为例,作为研究对象,进行受力分析,根据力的平衡关系可确定摩擦力是否为零。【解答】解:A、以三脚架(质量视为零)、炊具和细铁链整体为研究对象,在竖直方向上受竖直向下的重力mg、地面对每根杆竖直向上的支持力FN,则:mg=3FN地面对杆的作用力为:3FN=mg,方向竖直向上以图乙O点为研究对象,如图所示:炊具和细铁链整体重力mg的反向延长线经过O点,每根杆对O点的弹力(支持力)为F,则由共点力的平衡有:3Fcosθ=mg杆对细铁链的作用力为:3Fcosθ=mg,方向竖直向上由牛顿第三定律可知,细铁链对杆的作用力大小为mg,方向竖直向下所以,地面对杆的作用力与细铁链对杆的作用力是平衡力,故A错误;B、三脚架静止,所受合力为零,故B错误;C、由A解析可得:3Fcosθ=mg解得:F=故C正确;D、以图乙中最右侧杆为例,作为研究对象,见上图,由牛顿第三定律可知,O点对该杆的压力大小为F,方向指向杆内部;该杆重力可视为零,其还受到地面支持力FN,该杆静止,合力为零,则其一定受到水平向左的摩擦力f作用,故D错误。故选:C。【点评】解答本题,要分别以整体、三根杆交点、一根杆为研究对象,根据平衡关系、牛顿第三定律可解。5.如图所示,质量为m的小球置于内壁光滑的半球形凹槽内,凹槽放置在跷跷板上,凹槽的质量为M。开始时跷跷板与水平面的夹角为37°,凹槽与小球均保持静止。已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则在缓慢压低跷跷板的Q端至跟P端等高的过程中。下列说法正确的是()A.跷跷板对凹槽的作用力逐渐增大 B.小球对凹槽的压力大小始终为mg C.开始时跷跷板对凹槽的支持力大小为0.8Mg D.开始时跷跷板对凹槽的摩擦力大小为0.6Mg【考点】解析法求共点力的平衡;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;受力分析方法专题;分析综合能力.【答案】B【分析】小球和凹槽组成的系统处于平衡状态,对小球受力分析,根据平衡条件求解凹槽对小球的支持力,再对凹槽受力分析,根据平衡条件求解跷跷板对凹槽的作用力。【解答】解:A、以小球和凹槽组成的整体为研究对象,其处于平衡状态,跷跷板对凹槽的作用力始终等于小球和凹槽的总重力,保持不变,故A错误;B、选择小球为研究对象,根据平衡条件,凹槽对小球的支持力始终等于小球的重力,根据牛顿第三定律可知,小球对凹槽的压力大小始终为mg,故B正确;CD.开始时,以小球和凹槽组成的整体为研究对象,根据平衡条件可知,跷跷板对凹槽的支持力大小为N=(mg+Mg)cosθ=0.8(mg+Mg)跷跷板对凹槽的摩擦力大小为f=(mg+Mg)sinθ=0.6(mg+Mg),故CD错误。故选:B。【点评】本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用要求同学们能正确分析物体的受力情况,并能结合几何关系求解,难度适中。6.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的金属环,绕过光滑定滑轮的轻绳一端与金属环相连,另一端施加拉力F使金属环从A点缓慢上升到位于定滑轮正下方的B点。设杆对金属环的弹力大小为FN,整个装置处于同一竖直平面内,在此过程中()A.FN逐渐减小,F逐渐增大 B.FN逐渐增大,F逐渐增大 C.FN逐渐增大,F逐渐减小 D.FN逐渐减小,F先减小后增大【考点】解析法求共点力的平衡;力的分解过程中多解和极值的问题.【专题】定量思想;图析法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力.【答案】A【分析】对金属环受力分析,利用图解法可知拉力、重环的弹力大小的变化情况。【解答】解:对金属环受力分析,并构封闭的矢量三角形,如图所示:由图可知,在拉力到达竖直方向前,与竖直方向的夹角越来越小,FN减小,拉力F增大,故A正确、BCD错误。故选:A。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡之动态分析问题,如果一个力大小方向不变、一个力的方向不变,可以根据矢量三角形(图解法)分析各力的变化情况。7.如图,一根绝缘的光滑水平横杆上套有质量均为m的A、B两个小环,两环上都带有正电荷,系在两环上的等长细绳拴住质量为M的物块处于静止状态,某时刻开始环上电荷量缓慢减少,则()A.单根细绳对物块的拉力始终不变 B.两细绳对物块的合力变大 C.杆对A环的作用力保持不变 D.两环间距等于绳长时,单根细绳拉力大小等于Mg【考点】解析法求共点力的平衡;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;受力分析方法专题;分析综合能力.【答案】C【分析】通过对圆环和物体分别进行受力分析,根据库仑力减小,可得出正确答案。【解答】解:A、对左侧圆环受力分析当电荷减小后,库仑力会减小,所以水平方向上为了保持受力平衡,绳子上的拉力也会减小,故A错误;B、两个细绳的拉力组成的合力始终与物块的重力相平衡,所以合力始终不变,故B错误;C、对物块受力分析,如上图所示对物块而言竖直方向上2T'cosθ=Mg,解得T'=对圆环而言,由于T=T',所以FN=mg+Tcosθ,得到FN=mg+Mg2,所以支持力不变,故D、当两环间距等于绳长时,构成一个等边三角形,即θ=30°,所以T'=3Mg3故选:C。【点评】学生在解答本题时,应注意动态平衡问题,要找到方向和大小不变的力和方向不变的力作为解题的突破口。8.如图所示,长度为L1的木棒一端支在光滑竖直墙上的A点,另一端B点被轻质细线斜拉着挂在墙上的C点而处于静止状态,细线与木棒之间的夹角为θ,A、C两点之间的距离为L2,墙对木棒的支持力为F,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.细线与竖直墙之间的夹角的正弦值为L2B.木棒受到三个力(或延长线)可能不交同一点 C.细线对木棒的拉力大小为FLD.木棒的质量为F【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【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.【答案】C【分析】在△ABC中由正弦定理,求角度正弦;共点力平衡,木棒受到的三个力(或延长线)一定交于同一点;对木棒受力分析,由力平衡条件,求细绳拉力和木棒质量。【解答】解:A.设细线与竖直墙之间的夹角为α,在△ABC中,根据正弦定理:L联立解得sinα故A错误;B.根据平衡条件,木棒受到三个力(或延长线)一定交于一点,故B错误;CD.设细线拉力为T,木棒质量为m,对木棒受力分析,如图:根据力平衡条件列式:F=Tsinα,mg=Tcosαsinα=联立解得T=F故C正确,D错误。故选:C。【点评】根据共点力平衡和平衡条件列式,分析力和质量,是一道基础题。9.农村在修建住房时,常用如图所示的简易机械装置来搬运建筑材料。光滑滑轮用通过轴心O的竖直轻杆固定在支架上的O'点,开始乙手中的绳子松弛,甲站在地面上通过定滑轮缓慢拉动绳子端点A,使材料竖直上升到达楼顶之后,乙再在楼顶水平拉着BC绳把建筑材料缓慢移到楼顶平台上。整个过程中甲的位置一直不动,下列说法正确的是()A.材料竖直上升过程中,轻杆OO'上的力一定沿竖直方向 B.乙移动建筑材料的过程中,甲对绳的拉力保持不变 C.乙移动建筑材料的过程中,乙对BC绳的拉力大小不变 D.乙移动建筑材料的过程中,甲对地面的摩擦力逐渐增大【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定性思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力.【答案】D【分析】根据受力平衡分析轻杆OO′上的力的方向;乙移动建筑材料的过程中,可知滑轮与乙这一侧绳子OC与竖直方向的夹角θ逐渐变大,根据平衡条件分析拉力的变化、甲对地面的摩擦力的变化。【解答】解:A、材料竖直上升过程中,以定滑轮为研究对象,由于定滑轮与甲这一侧绳子OA拉力存在水平向左的分力,根据受力平衡可知,轻杆OO′对滑轮的作用力一定有水平向右的分力,故轻杆OO′上的力不沿竖直方向,故A错误;BC、乙移动建筑材料的过程中,可知滑轮与乙这一侧绳子OC与竖直方向的夹角θ逐渐变大,以C点为对象,根据受力平衡可得:TOC=mgcosθ,TBC=可知随着θ的增大,TOC增大,TBC增大,故甲对绳的拉力增大,乙对BC绳的拉力大增大,故BC错误;D、乙移动建筑材料的过程中,对甲受力分析,由受力平衡可知,地面对甲的摩擦力大小等于绳子OA对甲的拉力在水平方向的分力,由于甲对绳的拉力增大,即OA绳对甲的拉力增大,且OA绳与水平方向夹角不变,可得地面对甲的摩擦力逐渐增大,根据牛顿第三定律可得,甲对地面的摩擦力逐渐增大,故D正确。故选:D。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平衡条件进行解答。10.如图所示,光滑圆轨道固定在竖直面内,O为圆心,A、B两个小球用轻杆连接,放在圆轨道内,静止时,小球B与O在同一高度,杆与水平方向的夹角为θ=30°,则A、B两球的质量之比为()A.3:1 B.2:1 C.2:3 D.3:1【考点】共点力的平衡问题及求解;弹力的概念及其产生条件;力的合成与分解的应用.【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.【答案】B【分析】分别对AB受力分析,根据共点力平衡条件可解得。【解答】解:分别对AB受力分析如图:对A,根据平衡条件有:Ncos30°=F+mAgsin30°Nsin30°=mAgcos30°对B,根据平衡条件有:mBg=F'sin30°由于F=F’联立解得:m故ACD错误,B正确;故选:B。【点评】本题考查共点力平衡条件,解题关键掌握AB的受力分析,注意杆的作用力相等。二.多选题(共5小题)(多选)11.间距为10m的两根固定的竖直杆间有一根腔衣绳,晾衣绳两端等高,长度为14m且不可伸长。将一件衣服通过晾衣架挂在晾衣绳上,衣架能沿晾衣绳自由滑动,衣架挂钩和晾衣绳之间的摩擦力忽略不计。无风时,衣服和衣架的悬挂点刚好位于晾衣绳的中间位置,如图甲所示;有风时,有水平向右的风作用在衣服上,稳定后衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直,如图乙所示。已知衣服和衣架的总质量为1.4kg,重力加速度g取10m/s2,风对晾衣绳的作用力忽略不计,则下列说法正确的是()A.无风时,晾衣绳中的拉力大小为7N B.有风时,晾衣绳中的拉力大小为10N C.有风时,风对衣服的作用力大小为2N D.有风时,晾衣绳对衣架的作用力大小为12N【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;受力分析方法专题;分析综合能力.【答案】BC【分析】根据几何关系,结合受力分析可求出各个选项的受力情况。【解答】解:A、无风时,设悬挂点两侧的晾衣绳与竖直方向的夹角为θ,由几何关系可知sinθ=57,cosθ=267,对悬挂点受力分析,可知2Tcosθ=mg,解得TB、有风时,设悬挂点左侧的晾衣绳长度为L1,右侧长度为L2,因为衣架悬挂点两侧的晾衣绳刚好垂直,则根据勾股定理有L12+L22=102m,L1十L2=14m,解得L1=8m,L2=6m,设左侧晾衣绳与竖直方向的夹角为θ1,右侧晾衣绳与竖直方向的夹角为θ2,由几何关系可知sinθ1=0.8,sinθ2=0.6,设此时细线中的拉力大小为T',对悬挂点受力分析,竖直方向有T'cosθ1+T'cosθ2=mgC、水平方向有T'sinθ1=T'sinθ2+F,解得F=2N,故C正确;D、衣服和衣架稳定后,晾衣绳对其作用力大小等于其重力和风力的矢量和,则FT=F2+m2g2,解得FT故选:BC。【点评】学生在解答本题时,应注意对于受力分析问题,要与几何关系结合起来。(多选)12.如图所示,质量为m的小球用一轻绳竖直悬吊于O点。现用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉动轻绳至虚线位置,在此过程中,下列说法正确的是()A.挂钩对轻绳的作用力不断变大 B.轻绳上的张力先变大后变小 C.轻绳对挂钩的作用力方向始终水平向左 D.挂钩对轻绳的作用力大小不可能为2mg【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;应用数学处理物理问题的能力.【答案】AD【分析】B、挂钩向右缓慢拉动轻绳,则小球处于动态平衡状态,由竖直方向平衡方程可求绳对小球的拉力大小,一根绳上的张力大小处处相等。A、挂钩与轻绳的接触点处于动态平衡状态,对该点受力分析,列出平衡方程,结合角度变化,可判断挂钩对轻绳的作用力变化情况。C、轻绳对挂钩的作用力与F等大反向,根据F的方向,可确定轻绳对挂钩的作用力方向。D、画出挂钩与轻绳接触点的受力矢量三角形,根据三角形知识可判断挂钩对轻绳的作用力大小与2mg的关系。【解答】解:B、挂钩向右缓慢拉动轻绳,则小球处于动态平衡状态,则绳对小球的拉力大小始终为:T=mg即绳上的张力大小始终为:T=mg故B错误;A、设挂钩与轻绳的接触点为K,挂钩对轻绳的作用力为F,与竖直方向夹角为α,上端轻绳与竖直方向夹角为θ,则K点处于动态平衡状态,K点受力如图一,三个力恰好构成闭合的矢量三角形,如图二。对K点,由竖直方向平衡方程有:Tcosθ+Fcosα=T即:mgcosθ+Fcosα=mgθ逐渐增大,则cosθ逐渐减小,mgcosθ<mg,所以Fcosα>0,则α<90°,且F逐渐增大,故A正确;C、轻绳对挂钩的作用力与F等大反向,F与竖直方向夹角为固定值α,则轻绳对挂钩的作用力方向指向左下方,故C错误;D、根据图二,结合三角形知识,可知:T+T>F即:F<2T=2mg故D正确。故选:AD。【点评】解答本题,关键要把握绳上的张力大小始终不变,根据平衡方程,角度变化,三角形知识可解。(多选)13.如图所示为常见室外晾衣设备。经特殊防滑处理的水平刚性晾衣杆上悬挂一轻质衣架,衣架上挂有一质量为1kg的衣服,衣服可视为刚性平板。衣服因受迎面吹来的风力作用而与竖直方向形成一稳定偏角θ,衣架在晾衣杆上始终不发生滑动,已知晾衣杆与衣架间动摩擦因数为43A.当衣服所受风力为5N时,杆对衣架的支持力为7.5N B.为使衣架在晾衣杆上不发生滑动,风力不能超过6N C.风力越大,偏角θ越大 D.风力越大,衣架受到杆的摩擦力越大【考点】共点力的平衡问题及求解;力的分解过程中多解和极值的问题.【答案】AC【分析】对衣架受力分析,结合角度变化分析风力和摩擦力;结合受力分析求解杆对衣架的支持力以及最大风力。【解答】解:C.对衣架与杆接触点受力分析,如图1所示再对衣服和衣架整体受力分析,由于风力始终与衣服所在面垂直,再将衣架所受支持力与摩擦力用F′等效代替,如图2整体受力的矢量三角形如图3则F风=mgsinθ故风力越大,偏角θ越大,故C正确;A.当F风=5N时,θ=30°,此时F′=mgcos30°支持力N=F′cos30°=mgcos230°=7.5N故A正确;D.由于F′=mgcos30°又静摩擦力f=随着风力增大,θ角逐渐增大,由于0<θ≤53°故摩擦力先减小后增大,故D错误;B.为使衣架不滑动,必须满足tanθ≤μ故θ≤53°故F风故B错误。故选:AC。【点评】本题考查了基本受力分析,能够熟练地将力进行合成和分解,理解力的平衡条件是解决此类问题的关键。(多选)14.如图所示,半圆环竖直固定在水平地面上,光滑小球套在半圆环上。对小球施加一始终指向半圆环最高点B的拉力F,使小球从圆环最低点A缓缓移动到最高点B。下列说法正确的是()A.拉力F一直减小 B.拉力F先增大后减小 C.小球对圆环的压力大小始终不变 D.小球对圆环的压力先增大后减小【考点】相似三角形法解决动态平衡问题;力的合成与分解的应用.【专题】定性思想;图析法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力.【答案】AC【分析】对小球受力分析,作出力的平行四边形,由相似三角形知识可求得拉力及压力的变化情况.【解答】解:小球受力如图所示根据相似三角形法可得mgR从圆环最低点A缓缓移动到最高点B过程中,小球与B点间的距离l逐渐减小,则拉力F减小,N的大小不变,根据牛顿第三定律可得小球对圆环的压力大小始终不变,故AC正确,BD错误。故选:AC。【点评】本题考查共点力平衡条件的动态分析问题,注意使用了相似三角形法;而此类方法在处理共点力的动态平衡时较为常见,当题目无法找到直角时,应考虑应用此法.(多选)15.如图甲所示为烤肠机,香肠放置在两根水平的平行金属杆中间,其截面图如图乙所示。假设香肠可视为质量为m的均匀圆柱体,烤制过程中香肠质量不变,半径变大。忽略摩擦及金属杆的热胀冷缩,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.香肠烤熟前金属杆1对烤肠的支持力大小为12B.香肠烤熟后金属杆1对其支持力与竖直方向的夹角比烤熟前变大 C.香肠烤熟后金属杆1对其支持力比烤熟前变小 D.香肠烤熟后与烤熟前相比,两根金属杆对其合力不变【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】定量思想;合成分解法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力.【答案】CD【分析】通过半径变大分析重心变高,对香肠受力分析利用受力平衡可分析出支持力的变化情况,根据力的平衡条件分析两根金属杆对其合力的变化情况。【解答】解:ABC.对香肠进行受力分析如图所示:根据对称性有N1=N2根据平衡条件有mg=2N1cosθ=2N2cosθN1令金属杆之间的距离为d,则sinθ=可知半径R变大,则香肠烤熟后金属杆1对其支持力与竖直方向的夹角θ比烤熟前变小,由分析可知N1、N2均减小,即香肠烤熟后金属杆1对其支持力比烤熟前变小,故AB错误,C正确;D.香肠处于静止平衡状态,合力为0,则两根金属杆对其合力不变,始终与重力等大反向,故D正确。故选:CD。【点评】本题主要是考查了共点力的平衡问题,关键是能够确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成,然后建立平衡方程进行解答。三.填空题(共2小题)16.如图,一橡皮擦置于长塑料直尺的一端,现将直尺沿桌面缓慢向外移动,二者始终保持相对静止,在此过程中,直尺弯曲程度变大,橡皮擦对直尺的压力减小(选填“增大”、“减小”或“不变”),橡皮擦所受的摩擦力增大(选填“增大”、“减小”或“不变”),直尺对橡皮擦的作用力方向为竖直向上。【考点】共点力的平衡问题及求解;牛顿第三定律的理解与应用;力的合成与分解的应用.【专题】应用题;学科综合题;定性思想;合成分解法;共点力作用下物体平衡专题;理解能力.【答案】减小;增大;竖直向上。【分析】根据对物块的受力分析,结合几何关系分析出橡皮擦受到的支持力与摩擦力的变化情况;根据牛顿第三定律可知,作用力与反作用力大小相等,方向相反,根据平衡条件可分析直尺对橡皮擦的作用力方向。【解答】解:将橡皮擦所在位置等效为沿塑料尺切线方向的一个斜面,斜面倾角为θ,对橡皮擦进行分析,如图所示:则由平衡条件可得:f=mgsinθ,N=mgcosθ,根据牛顿第三定律可知:橡皮擦对尺子的压力的大小为:N′=N,在橡皮擦离桌边越来越远时,塑料尺也越来越弯曲的过程中,等效斜面倾角θ逐渐增大,可知f增大,N′减小,即橡皮擦对尺子的压力减小,尺子对橡皮擦的摩擦力增大,橡皮擦对尺子的合力不变,大小等于橡皮擦的重力,与重力二力平衡,所以直尺对橡皮擦的作用力方向竖直向上。故答案为:减小;增大;竖直向上。【点评】本题关键是会建立物理模型,写出摩擦力、压力的表达式,结合平衡条件、牛顿第三定律分析解题。17.如图所示,物体A、B的质量mA=8kg,mB=6kg,A与B、B与地面之间的动摩擦因数都为µ=0.5,在外力F作用下,A和B一起匀速运动,则地面对B的摩擦力的大小是70N;A对B的摩擦力的大小是35N。(g取10m/s2)【考点】判断是否存在摩擦力.【专题】定量思想;整体法和隔离法;摩擦力专题;推理能力.【答案】70,35。【分析】根据整体与隔离来分别进行受力分析,依据牛顿第二定律,与滑动摩擦力的公式,即可求解。【解答】解:因为A、B一起在地面上运动,所以A与B间是静摩擦力,而B与地面间是滑动摩擦力,所以有:f地B=μ(mA+mB)g=0.5×(6+8)×10N=70N对A、B整体受力分析,根据共点力平衡条件得F=f地B=70N对A物体有T=fBA其中T为绳的拉力,大小为T=F2=根据牛顿第三定律得,A对B的摩擦力为FAB=FBA=35故答案为:70,35。【点评】对于摩擦力的分析,首先要明确物体受到的是滑动摩擦力还是静摩擦力,然后才能根据各自的性质进行分析运算。四.解答题(共3小题)18.中国的歼﹣20战斗机是一款全球领先的战机,它不仅拥有高超的隐身性、机动性,还具有强大火力、信息化和网络化能力,能够在复杂的空战环境中发挥重要的作用。设总重力为G的战斗机正沿着与水平方向成θ角的直线匀速向上攀升,牵引力F的方向位于速度方向与竖直方向之间、与速度方向成α角,升力与速度方向垂直,飞机受到的阻力等于升力的k倍,阻力方向与速度方向相反,如果飞机受到的这几个力的作用线相交于一点,求:(1)飞机受到的升力F1的大小;(2)牵引力F的大小。【考点】共点力的平衡问题及求解;力的合成与分解的应用.【专题】计算题;定量思想;方程法;共点力作用下物体平衡专题;分析综合能力.【答案】(1)飞机受到的升力F1的大小为cos((2)牵引力F的大小sinθ+【分析】(1)(2)画出飞机飞行时受力示意图,在飞机飞行速度方向和垂直于飞行速度方向上列平衡方程联立求解。【解答】解:飞机在空中匀速运动过程受力情况如图所示(1)(2)沿飞机飞行时速度与垂直速度方向建立坐标系,根据平衡条件有Fcosα=f+GsinθFsinα+F1=Gcosθ又f=kF1联立解得FF=答:(1)飞机受到的升力F1的大小为cos((2)牵引力F的大小sinθ+【点评】考查物体的平衡问题,会根据题意画出受力图,结合平衡条件列方程求解相应物理量。19.如图(a)所示,间距为l的两颗钉子固定在相同高度处,将一根长为l、不可伸长的轻质细绳和一根原长也为l、劲度系数为k的轻质橡皮筋的两端连在一起挂在钉子上,用挂钩将一重物挂在细绳上,平衡时挂钩位于细绳中点且细绳之间的夹角θ=60°,橡皮筋始终未超出弹性限度,不计一切摩擦,重力加速度为g。(1)求重物的质量;(2)将第三颗钉子钉在两颗钉子中点处,并撤去两端钉子,将橡皮筋和细绳看作新的“弹性皮筋”,如图(b)所示,求此“弹性皮筋”的劲度系数。【考点】共点力的平衡问题及求解;胡克定律及其应用.【专题】定量思想;推理法;弹力的存在及方向的判定专题;分析综合能力.【答案】(1)重物的质量为3kl(2)“弹性皮筋”的劲度系数为4k。【分析】(1)根据受力分析,结合竖直方向受力平衡可求出质量;(2)根据胡克定律和受力平衡可求出劲度系数。【解答】解:(1)由题意,橡皮筋形变量为,绳子拉力F=kl受力分析如图所示根据平衡条件得mg=2Fcosθ解得m=(2)此时橡皮筋的形变量记为l',则有2kl'=mg设新的“弹性皮筋”的劲度系数为k',则有k'l'解得k'=4k答:(1)重物的质量为3kl(2)“弹性皮筋”的劲度系数为4k。【点评】学生在解答本题时,应注意受力分析过程中不要丢力少力,并熟练掌握力的正交分解。20.如图,两工人在安装一园林石牌时,通过绳子对石牌同时施加大小相等、方向与竖直方向成37°的力T,使石牌恰好离开水平地面并保持静止,然后突然一起发力把石牌拉起准备安装到预设位置。当石牌运动到离地面h1=0.25m处时,两条绳子同时断裂。石牌继续上升h2=0.2m后自由下落。已知石牌质量m=48kg,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略空气阻力,求:(1)T的大小;(2)从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间。【考点】共点力的平衡问题及求解;竖直上抛运动的规律及应用;力的合成与分解的应用.【专题】计算题;定量思想;推理法;共点力作用下物体平衡专题;推理能力.【答案】(1)T的大小为300N;(2)从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间为0.5s。【分析】(1)对石碑受力分析,根据平衡条件求解T的大小;(2)根据运动学公式求解石碑上升和下落的时间,最后求解从绳断裂到石牌恰好接触地面的总时间。【解答】解:(1)石牌恰好离开水平地面并保持静止,对石碑受力分析如图所示根据平衡条件有2Tcos37°=mg解得T=300N;(2)根据运动学公式,上升过程有h2下落过程有h1故从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间为t=t1+t2代入数据联立解得t=0.5s。答:(1)T的大小为300N;(2)从绳断裂到石牌恰好接触地面的时间为0.5s。【点评】本题考查共点力作用下的平衡问题,要求学生能正确选择研究对象,受力分析,根据平衡条件列式解题。
考点卡片1.竖直上抛运动的规律及应用【知识点的认识】1.定义:物体以初速度v0竖直向上抛出后,只在重力作用下而做的运动,叫做竖直上抛运动。2.特点:(1)初速度:v0≠0;(2)受力特点:只受重力作用(没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计);(3)加速度:a=g,其大小不变,方向始终竖直向下。3.运动规律:取竖直向上的方向为正方向,有:vt=v0﹣gt,h=v0t-12gtvt24.几个特征量:(1)上升的最大高度hmax=v(2)质点在通过同一高度位置时,上升速度与下落速度大小相等;上升到最大高度处所需时间t上和从最高处落回到抛出点所需时间相等t下,t上=t下=v【命题方向】例1:某物体以30m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,g取10m/s2.5s内物体的()A.路程为65mB.位移大小为25m,方向向上C.速度改变量的大小为10m/sD.平均速度大小为13m/s,方向向上分析:竖直上抛运动看作是向上的匀减速直线运动,和向下的匀加速直线运动,明确运动过程,由运动学公式即可求出各物理量。解答:由v=gt可得,物体的速度减为零需要的时间t=v0g=3010A、路程应等于向上的高度与后2s内下落的高度之和,由v2=2gh可得,h=v22g=45m,后两s下落的高度h'=12gt′2=20m,故总路程s=(45+20B、位移h=v0t-12gt2=25m,位移在抛出点的上方,故C、速度的改变量△v=gt=50m/s,方向向下,故C错误;D、平均速度v=ht=25故选:AB。点评:竖直上抛运动中一定要灵活应用公式,如位移可直接利用位移公式求解;另外要正确理解公式,如平均速度一定要用位移除以时间;速度变化量可以用△v=at求得。例2:在竖直的井底,将一物块以11m/s的初速度竖直向上抛出,物体冲出井口再落回到井口时被人接住,在被人接住前1s内物体的位移是4m,位移方向向上,不计空气阻力,取g=10m/s2.求:(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间;(2)竖直井的深度。分析:竖直上抛运动的处理方法有整体法和分段法,要求路程或上升的最大高度时一般用分段法,此题可以直接应用整体法进行求解。解答:(1)设最后1s内的平均速度为v则:v=平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即接住前0.5s的速度为v1=4m/s设物体被接住时的速度为v2,则v1=v2﹣gt得:v2=4+10×0.5=9m/s,则物体从抛出点到被人接住所经历的时间t=v2-v0g(2)竖直井的深度即抛出到接住物块的位移,则h=v0t-12gt2=11×1.2-12×10×答:(1)物体从抛出点到被人接住所经历的时间为1.2s(2)竖直井的深度为6m。点评:竖直上抛运动的处理方法有整体法和分段法,要求路程或上升的最大高度时一般用分段法,此题只有竖直向上的匀减速运动,直接应用整体法求解即可。【解题方法点拨】1.竖直上抛运动的两种研究方法:(1)分段法:上升阶段是匀减速直线运动,下落阶段是自由落体运动,下落过程是上升过程的逆过程。(2)整体法:从全程来看,加速度方向始终与初速度v0的方向相反,所以可把竖直上抛运动看成一个匀变速直线运动,要特别注意v0、vt、g、h等矢量的正、负号。一般选取竖直向上为正方向,v0总是正值,上升过程中vt为正值,下落过程中vt为负值;物体在抛出点以上时h为正值,物体在抛出点以下时h为负值。住:竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性:①速度对称:上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向;②时间对称:上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。2.弹力的概念及其产生条件【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:①弹力的产生条件是两个物体直接接触,②并发生弹性形变.(3)弹力的方向:力垂直于两物体的接触面.①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.②弹簧两端的弹力方向:与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向.其弹力可为拉力,可为压力.③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.①胡克定律可表示为(在弹性限度内):F=kx,还可以表示成△F=k△x,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/m.k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).②“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)③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.①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.②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.胡克定律及其应用【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:①弹力的产生条件是两个物体直接接触,②并发生弹性形变.(3)弹力的方向:力垂直于两物体的接触面.①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.②弹簧两端的弹力方向:与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向.其弹力可为拉力,可为压力.③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.2.胡克定律弹簧受到外力作用发生弹性形变,从而产生弹力.在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.即F=kx,其中,劲度系数k的意义是弹簧每伸长(或缩短)单位长度产生的弹力,其单位为N/m.它的大小由制作弹簧的材料、弹簧的长短和弹簧丝的粗细决定.x则是指形变量,应为形变(包括拉伸形变和压缩形变)后弹簧的长度与弹簧原长的差值.注意:胡克定律在弹簧的弹性限度内适用.3.胡克定律的应用(1)胡克定律推论在弹性限度内,由F=kx,得F1=kx1,F2=kx2,即F2﹣F1=k(x2﹣x1),即:△F=k△x即:弹簧弹力的变化量与弹簧形变量的变化量(即长度的变化量)成正比.(2)确定弹簧状态对于弹簧问题首先应明确弹簧处于“拉伸”、“压缩”还是“原长”状态,并且确定形变量的大小,从而确定弹簧弹力的方向和大小.如果只告诉弹簧弹力的大小,必须全面分析问题,可能是拉伸产生的,也可能是压缩产生的,通常有两个解.(3)利用胡克定律的推论确定弹簧的长度变化和物体位移的关系如果涉及弹簧由拉伸(压缩)形变到压缩(拉伸)形变的转化,运用胡克定律的推论△F=k△x可直接求出弹簧长度的改变量△x的大小,从而确定物体的位移,再由运动学公式和动力学公式求相关量.【命题方向】(1)第一类常考题型是考查胡克定律:一个弹簧挂30N的重物时,弹簧伸长1.2cm,若改挂100N的重物时,弹簧总长为20cm,则弹簧的原长为()A.12cmB.14cmC.15cmD.16cm分析:根据胡克定律两次列式后联立求解即可.解:一个弹簧挂30N的重物时,弹簧伸长1.2cm,根据胡克定律,有:F1=kx1;若改挂100N的重物时,根据胡克定律,有:F2=kx2;联立解得:k=Fx2=100故弹簧的原长为:x0=x﹣x2=20cm﹣4cm=16cm;故选D.点评:本题关键是根据胡克定律列式后联立求解,要记住胡克定律公式中F=k•△x的△x为行变量.(2)第二类常考题型是考查胡克定律与其他知识点的结合:如图所示,一根轻质弹簧上端固定,下端挂一个质量为m0的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比其自然长度伸长了l,今向下拉盘,使弹簧再伸长△l后停止,然后松手,设弹簧总处在弹性限度内,则刚松手时盘对物体的支持力等于()A.(1+△ll)mgB.分析:根据胡克定律求出刚松手时手的拉力,确定盘和物体所受的合力,根据牛顿第二定律求出刚松手时,整体的加速度.再隔离物体研究,用牛顿第二定律求解盘对物体的支持力.解:当盘静止时,由胡克定律得(m+m0)g=kl①设使弹簧再伸长△l时手的拉力大小为F再由胡克定律得F=k△l②由①②联立得F=刚松手瞬时弹簧的弹力没有变化,则以盘和物体整体为研究对象,所受合力大小等于F,方向竖直向上.设刚松手时,加速度大小为a,根据牛顿第二定律得a=对物体研究:FN﹣mg=ma解得FN=(1+△l故选A.点评:点评:本题考查应用牛顿第二定律分析和解决瞬时问题的能力,这类问题往往先分析平衡
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