2024-2025学年新教材高中物理第三章相互作用-力章末整合提升训练含解析新人教版必修第一册

PAGE8-章末整合提升

主题一摩擦力的“四类”突变类型关键点“静—静”突变物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生突变时,假如物体仍旧保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将发生突变“动—静”突变在摩擦力和其他力作用下,运动的物体突然停止运动时,物体将不受滑动摩擦力作用,或滑动摩擦力“突变”成静摩擦力“静—动”突变物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变更时,假如物体不再保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力“动—动”突变物体在滑动摩擦力作用下运动至达到共同速度后,假如在静摩擦力作用下两物体不能保证相对静止,则物体仍将受滑动摩擦力作用【典例1】一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,如图所示.其中F1=10N,F2=2N,若撤去F1,则木块受到的摩擦力为 ()A.10N,方向向左B.6N,方向向右C.2N,方向向右 D.0解析:当物体受F1、F2及摩擦力的作用而处于平衡状态时,由平衡条件可知物体所受的静摩擦力的大小为8N,方向向左,可知最大静摩擦力Fmax≥8N.当撤去力F1后,F2=2N<Fmax,物体仍处于静止状态,由平衡条件可知物体所受的静摩擦力大小和方向发生突变,此时静摩擦力与作用在物体上的F2等大、反向,选项C正确.答案:C【典例2】(多选)如图所示,倾角为θ的斜面体c置于水平地面上,滑块b通过细绳跨过光滑的定滑轮与沙漏a连接,连接b的一段细绳与斜面平行.在a中的沙子缓慢流出的过程中,a、b、c都处于静止状态,则 ()A.a对绳的拉力大小肯定不变B.c对b的摩擦力方向肯定平行斜面对上C.地面对c的摩擦力方向肯定向左D.地面对c的摩擦力肯定减小解析:a处于平衡状态,合力为0,对a进行受力分析可知,绳对a的拉力大小等于a的重力,即FT=Ga.在a中的沙子缓慢流出的过程中,绳对a的拉力渐渐减小,依据牛顿第三定律可知,a对绳的拉力渐渐减小,选项A错误.设b的重力为Gb.当Ga=Gbsinθ时,b受到c的摩擦力为0;当Ga<Gbsinθ时,b受到c的摩擦力沿斜面对上,当Ga>Gbsinθ时,b受到c的摩擦力沿斜面对下.所以c对b的摩擦力方向可以沿斜面对上,也可以沿斜面对下,选项B错误.以b、c整体为探讨对象,分析受力如图所示.依据平衡条件得知,水平面对c的摩擦力Ff=FTcosθ=Gacosθ,方向水平向左;在a中的沙子缓慢流出的过程中,地面对C的摩擦力减小,故选项C、D正确.答案:CD主题二共点力的静态平衡1.处理静态平衡问题的常用方法.方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡,则随意两个力的合力肯定与第三个力大小相等、方向相反正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满意平衡条件2.静态平衡问题的解题“四步骤”.【典例3】如图所示,甲、乙两个小球的质量均为m,两球间用细线2连接,甲球用细线1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列选项中的()ABCD解析: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,乙球受到竖直向下的重力mg、水平向右的拉力F、细线2的拉力.要使得乙球受力平衡,细线2必需向右倾斜.综上可知选项A正确.答案:A【典例4】如图所示,质量为m0的斜面体A放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为m的小球B,小球B置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向的夹角均为θ=30°.不计小球与斜面间的摩擦,则 ()A.轻绳对小球的作用力大小为3mgB.斜面对小球的作用力大小为2mgC.斜面体与水平面间的摩擦力大小为36D.斜面体对水平面的压力大小为(m0+m)g解析:以B球为探讨对象,分析其受力状况,如图甲所示.依据平衡条件,在水平方向上有FTsinθ=FN1sinθ,解得FT=FN1,在竖直方向上有FTcosθ+FN1cosθ=2FTcosθ=mg,则轻绳对小球的作用力大小FT=mg2cos30°=33mg,斜面体对小球的作用力大小FN1=FT=33mg,选项A、B错误.以B球和斜面体整体为探讨对象,小球与斜面体之间的弹力为系统的内力,系统受力状况如图乙所示,则有FN2+FTcosθ=(m0+m)g,解得FN2=m0g+12mg,依据牛顿第三定律可知,斜面体对水平面的压力大小也是m0g+12mg,在水平方向上有FfFf=36mg甲乙答案:C主题三动态平衡问题和平衡中的临界极值问题1.动态平衡.(1)所谓动态平衡问题,是指通过变更某些物理量,使物体的状态发生缓慢变更,而在这个过程中物体处于一系列的平衡状态.(2)基本思路:化“动”为“静”,“静”中求“动”.

(3)分析动态平衡问题的方法.方法步骤解析法①列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式;②依据已知量的变更状况来确定未知量的变更状况图解法①作出平行四边形,依据已知量的变更状况作出变更后的平行四边形;②依据平行四边形的边、角的变更确定未知量大小、方向的变更相像三角形法①依据已知条件作出不同状况对应的力的三角形和平面几何三角形,确定对应边,利用三角形相像学问列出比例式;②确定未知量大小的变更状况2.平衡中的临界、极值问题.(1)临界问题、极值问题.当某物理量变更时,会引起其他几个物理量的变更,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用到“刚好”“刚能”“恰好”等词.与平衡物体相关的物理量的极值,一般是指在力的变更过程中的最大值或最小值.(2)解题思路.【典例5】如图所示,重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂在O点上,O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍,拉力F作用在小球B上,使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两段绳子分别处于竖直和水平方向上,则拉力F的最小值为()A.12G B.32GC.G D.解析:对A球进行受力分析可知,因O、A间绳竖直,则A、B间绳上的拉力为0.对B球进行受力分析如图所示.当F与O、B间绳垂直时F最小,Fmin=Gsinθ,其中sinθ=l2l=12,则Fmin=答案:A【典例6】下图是一个简易起吊设施的示意图,AC是质量不计的撑杆,A端与竖直墙用铰链连接,一滑轮固定在A点正上方,C端吊一重物P.现施加一拉力F缓慢将重物P向上拉,在AC杆达到竖直前 ()A.BC绳中的拉力FT越来越大B.BC绳中的拉力FT越来越小C.