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1、专题二 相互作用,高考物理 (北京市专用),统一命题、省(区、市)卷题组,五年高考,考点一 常见的三种力、受力分析,1.(2017课标,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持 F的大小不变,而方向与水平面成60角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因 数为 ( ) A.2- B. C. D.,答案 C 本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。 物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示 甲 乙 由平衡条件:F=f、FN=mg 而f=FN=mg 即F=mg 当F的方向与水平面成60角时,其受力如图乙,由平衡条件: F cos 60
2、=f1 f1=FN1=(mg-F sin 60) 联立解得= ,选项C正确。,一题多解 受力变化时,物块和桌面间的动摩擦因数不变,不妨假设摩擦力和支持力的合力方向 与支持力的夹角为,则有tan = =,因不变,故角不变,即F与mg的合力方向不变,由图可知, 当F由水平变为与水平面夹角为60时,F大小不变, =30,再由=tan 得=tan 30= 选项C正确。,2.(2017课标,17,6分)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上,弹 性绳的原长也为80 cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100 cm;再将弹 性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则
3、弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性 限度内) ( ) A.86 cm B.92 cm C.98 cm D.104 cm,答案 B 设总长度为100 cm时与水平方向夹角为,则cos = ,故=37。总长度为100 cm时弹 力F=kx1,设移至天花板同一点时的弹力为kx2,则 kx1 sin = kx2,得x2=12 cm,则弹性绳的总长度 为92 cm。故B项正确。,解题关键 关键词理解与情景构建 缓慢移至同一点说明可按动态平衡处理。始终处于弹性限度内说明劲度系数k不变。原长80 cm,固定点相距80 cm,说明水平时弹力恰好为“0”。钩码挂在绳的中点,相当于两根绳共同承 担钩码重
4、力。,3.(2016江苏单科,9,4分)(多选)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有 滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中 ( ) A.桌布对鱼缸摩擦力的方向向左 B.鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等 C.若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将增大 D.若猫减小拉力,鱼缸有可能滑出桌面,答案 BD 由题图可见,鱼缸相对桌布向左滑动,故桌布对鱼缸的滑动摩擦力方向向右,A错。 因为鱼缸与桌布、鱼缸与桌面间的动摩擦因数相等,所以鱼缸加速过程与减速过程的加速度大 小相等,均为g;由v=at可知,鱼缸在桌布上加速运动的时间与在桌面上减速运动的时间相
5、等,故B 正确。若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力仍为滑动摩擦力,由Ff=mg可知,Ff不变,故C错。若猫的 拉力减小到使鱼缸不会相对桌布滑动,则鱼缸就会滑出桌面,故D正确。,4.(2014广东理综,14,4分)如图所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的 方向,下列说法正确的是 ( ) A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向 答案 A M处受到的支持力垂直于地面竖直向上,N处支持力过N垂直于切面斜向上,A项正 确、B项错;静摩擦力方向平行于接触面与相对运动趋势的方向相反,因此M处的静摩擦力
6、沿水 平方向,N处的静摩擦力沿MN方向,C、D项都错误。,5.(2013山东理综,15,5分)如图所示,用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬 挂,小球处于静止状态,弹簧A与竖直方向的夹角为30,弹簧C水平,则弹簧A、C的伸长量之比为 ( ),A. 4 B.4 C.12 D.21,答案 D 将两小球及弹簧B视为整体进行受力分析有 FC=FA sin 30 FC=kxC FA=kxA = =21 =21 故D正确,A、B、C错误。,考点二 力的合成与分解 6.(2016课标,17,6分)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两 轻环,其两端各系一质量为m的
7、小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距 离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为 ( ) A. B. m C.m D.2m,答案 C 由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张力 都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上 方,则1=2,3=4,1=5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由平 衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,即5=6,由几何关系得1=2=5=6=30,3= 4=60。再由物块与挂钩的受力平衡有mg cos 60+mg cos 60=Mg,故有M=m,C正
8、确。,考查点 力的平衡、力的合成与分解。,疑难突破 题目中轻环、摩擦不计是分析关键,注意对称性的应用哦。,评析 试题以连接体的平衡为载体,考查了受力分析、平衡条件的应用,对数学运算能力有较高 的要求,难度中等偏上。,7.(2014山东理综,14,6分)如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简 易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时,F1表示 木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后 ( ) A.F1不变,F2变大 B.F1不变,F2变小 C.F1变大,F2变大 D.F1变小,F2变小 答案 A 木板静止时受力情况
9、如图所示,设轻绳与竖直木桩的夹角为,由平衡条件知,合力F1 =0,故F1不变,F2= ,剪短轻绳后,增大,cos 减小,F2增大,故A正确。,8.(2013重庆理综,1,6分)如图所示,某人静躺在椅子上,椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角 。若此人所受重力为G,则椅子各部分对他的作用力的合力大小为 ( ) A.G B.G sin C.G cos D.G tan 答案 A 因人静躺在椅子上,由二力平衡可知椅子各部分对人的作用力的合力大小为G,方 向竖直向上。答案为A。,考点三 共点力作用下物体的平衡,9.(2017课标,21,6分)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用
10、手拉住 绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为( )。现将重物向右上 方缓慢拉起,并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中 ( ) A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小 C.OM上的张力逐渐增大 D.OM上的张力先增大后减小,答案 AD 本题考查动态平衡。重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个 力的作用。缓慢拉起过程中任一时刻可认为是平衡状态,三力的合力恒为0。如图所示,由三角 形定则得一首尾相接的闭合三角形,由于 且不变,则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上 移动,由图可以看出,在OM被拉到水平的过程中,绳MN
11、中拉力一直增大且恰好达到最大值,绳OM 中拉力先增大后减小,故A、D正确,B、C错误。,方法技巧 动态平衡问题解法 三力作用下的动态平衡一般采用图解法,多力平衡时常用解析式法。,10.(2017天津理综,8,6分)(多选)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N 上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条 件,当衣架静止时,下列说法正确的是 ( ) A.绳的右端上移到b,绳子拉力不变 B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大 C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小 D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移,答案 AB 本题考查物体受力分析、
12、物体的平衡。衣架挂钩为“活结”模型,oa、ob为一根绳,两端 拉力相等,设绳aob长为L,M、N的水平距离为d,bo延长线交M于a,由几何知识知ao=ao,sin = , 由平衡条件有2F cos =mg,则F= ,当b上移到b时,d、L不变,不变,故F不变,选项A正确,C错 误。将杆N向右移一些,L不变,d变大,变大,cos 变小,则F变大,选项B正确。只改变m,其他条件 不变,则sin 不变,不变,衣架悬挂点不变,选项D错误。,解题关键 绳的“活结”模型两端受力相等 如果只改变a、b的高度差,不改变a、b间的水平距离,绳与竖直杆的夹角不变,在b点移动过程中, “活结”对应的位置如图所示。,
13、11.(2016课标,19,6分)(多选)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮, 其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处 于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则 ( ) A.绳OO的张力也在一定范围内变化 B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化,答案 BD 系统处于静止状态,连接a和b的绳的张力大小T1等于物块a的重力Ga,C项错误;以O 点为研究对象,受力分析如图甲所示,T1恒定,夹角不变,由平衡
14、条件知,绳OO的张力T2恒定不变, A项错误;以b为研究对象,受力分析如图乙所示,则 FN+T1 cos +F sin -Gb=0 f+T1 sin -F cos =0 FN、f均随F的变化而变化,故B、D项正确。,考查点 共点力的平衡、力的合成与分解。,方法技巧 以O点为研究对象,由三力平衡分析绳OO的张力变化情况;以物块b为研究对象,用 正交分解法列方程分析物块b所受支持力及与桌面间摩擦力的变化情况。,评析 本题考查了物体的平衡及平衡状态下的连接体问题,正确的受力分析是解题的关键。,12.(2013课标,15,6分,0.698)如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向
15、上。若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2 (F20)。由此可求出 ( ) A.物块的质量 B.斜面的倾角 C.物块与斜面间的最大静摩擦力 D.物块对斜面的正压力 答案 C 当物块所受外力F为最大值F1时,具有沿斜面向上的运动趋势 由平衡条件可得:F1=mg sin +fm; 当物块所受外力F为最小值F2时,具有沿斜面向下的运动趋势,即F2+fm=mg sin 。 联立解得fm= ,F1+F2=2mg sin ,由于物块的质量m、物块与斜面间的动摩擦因数及斜面的,倾角未知,故选项C正确;选项A、B、D错误。,考查点 力的平衡、摩擦力。,思路点拨 随
16、着力F的增大,摩擦力会先变小到零,再反向增大。,13.(2017江苏单科,14,16分)如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑 圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为 ,与地面间的动摩擦因数均为。现用 水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦 力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求: (1)未拉A时,C受到B作用力的大小F; (2)动摩擦因数的最小值min; (3)A移动的整个过程中,拉力做的功W。,答案 (1) mg (2) (3)(2-1)( -1)mgR,解析 本题考查共点力作用下物体的平衡、力的分解、动能定理。 (1)C受力平衡2F cos 30=mg 解得F= mg (2)C恰好降到地面时,B
