专题3：受力分析

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1、专题3：受力分析专题3：受力分析 参考答案 一、弹力 题型1：弹力的方向分析及大小的计算 1画出图中物体受弹力的方向(各接触面均光滑) 2.台球以速度v0与球桌边框成角撞击O点，反弹后速度为v1，方向与球桌边框夹角仍为，如图2110所示OB垂直于桌边，则下列关于桌边对小球的弹力方向的判断中正确的是() A可能沿OA方向 B一定沿OB方向 C可能沿OC方向 D可能沿OD方向 解析：台球与球桌边框碰撞时，受到边框的弹力作用，弹力的方向应与边框垂直，即沿OB方向，故选B. 答案：B 3如图所示，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b.当小

2、车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是() A球在a、b两点处一定都受到支持力 B球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力 C球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力 D球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力 答案：D 4.(2020重庆联合诊断)如图所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法中正确的是() A若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零 B若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零 C斜面和挡板对球的弹力的合力等于ma D斜面对球的弹力不仅有，而

3、且是一个定值 解析：球在重力、斜面的支持力和挡板的弹力作用下做加速运动，则球受到的合力水平向右，为ma，如图所示，设斜面倾角为，挡板对球的弹力为F1，由正交分解法得：F1Nsin ma，Ncos G，解之得：F1maGtan ，可见，弹力为一定值，D正确 答案：D 5.如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的边长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是() A若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力 B若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向下 C若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向上 D若不计空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下 解析：若不

4、计空气阻力，则整个系统处于完全失重状态，所以A、B间无作用力，选项A D错；若考虑空气阻力，则上升过程中，a上g，所以A对B压力向下，在下降过程，a下若C的斜面粗糙，斜劈A匀速下滑时，整体所受合力为零，故P、Q不可能对球B有压力，C项正确；若C的斜面粗糙，斜劈A加速下滑时，A、B整体具有沿斜面向下的加速度，故球B所受合力也应沿斜面向下，故Q点一定对球B有压力，D项正确 答案：C 7.(2020山东卷，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的作用下静止于P点设滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为.下列关系正确的是() 解析：物体受力情况如右图

5、所示，由物体的平衡条件可得 Nsin mg，Ncos F，联立解得Nmg/sin ，Fmg/tan ，故只有A正确 答案：A 题型2：胡克定律的运用 8.如图所示，在水平传送带上有三个质量分别为m1、m2、m3的木 块1、2、3,1和2及2和3间分别用原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数为，现用水平细绳将木块1固定在左边的墙上，传送带按图示方向匀速运动，当三个木块达到平衡后，1、3两木块之间的距离是() A2L(m2m3)g/k B2L(m22m3)g/k C2L(m1m2m3)g/k D2Lm3g/k 解析：当三木块达到平衡状态后，对木块3进行受力分析，可知2和

6、3间弹簧的弹力等于木块3所受的滑动摩擦力，即m3gkx3，解得2和3间弹簧伸长量为同理以2木块为研究对象得：kx2kx3m2g，即1和2间弹簧的伸长量为 1、3两木块之间的距离等于弹簧的原长加上伸长量，即2L(m22m3)g/k，选项B正确 9.(2020成都市高三摸底测试)缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型，图中A、B为原长相等，劲度系数分别为k1、k2(k1k2)的两个不同的轻质弹簧下列表述正确的是() A装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数无关 B垫片向右移动稳定后，两弹簧产生的弹力之比F1F2k1k2 C垫片向右移动稳定后，两弹簧的长度之比l1l2k2k1 D垫片向右移动稳定后，两弹簧的压

7、缩量之比x1x2k2k1 解析：装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数有关，劲度系数越小，缓冲效果 越好，所以A错根据力的作用是相互的可知：轻质弹簧A、B中的弹力是相等 的，即k1x1k2x2，所以F1F211，两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1， 故B、C错，D正确 答案：D 解析：装置的缓冲效果与两弹簧的劲度系数有关，劲度系数越小，缓冲效果越好，所以A错根据力的作用是相互的可知：轻质弹簧A、B中的弹力是相等 的，即k1x1k2x2，所以F1F211，两弹簧的压缩量之比x1x2k2k1， 故B、C错，D正确 答案：D 10.如图所示，质量为2m的物体A经一轻质弹簧与地面上的质量为3m的物体B相连，

8、弹簧的劲度系数为k，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮，一端连物体A，另一端连一质量为m的物体C，物体A、B、C都处于静止状态已知重力加速度为g，忽略一切摩擦 (1)求物体B对地面的压力； (2)把物体C的质量改为5m，这时C缓慢下降，经过一段时间系统达到新的平衡状态，这时B仍没离开地面，且C只受重力和绳的拉力作用，求此过程中物体A上升的高度 解析：(1)对AB整体：mgN5mg，所以N4mg. (2)对C：FT5mg，对A：FTFk2mg，所以Fk3mg，即kx13mg，x1 开始时，弹簧的压缩量为x2，则kx2mg，所以A上升的高度为：hAx1x2. 答案：(1)4mg(2) 二、摩擦力 题型1

9、：静摩擦力的有无及方向的判定 11.如图4所示，一斜面体静止在粗糙的水平地面上，一物体恰能在斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明此时斜面不受地面的摩擦力作用若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体，使物体加速下滑，斜面体依然和地面保持相对静止，则斜面体受地面的摩擦力() A大小为零 B方向水平向右 C方向水平向左 D大小和方向无法判断 解析：物体由斜面上匀速下滑时，斜面体对物体的作用力与物体的重力等大反向，因此斜面体对物块的作用力竖直向上，根据物体间相对作用，物体对斜面体的作用力竖直向下；若沿平行于斜面的方向用力F向下推此物体，使物体加速下滑，物体对斜面体的作用力大小方向不变，因此地面对斜面体的摩擦

10、力仍然为零，A正确 答案：A 静摩擦力方向的判断方法 1假设法 2状态法：根据二力平衡条件、牛顿第二定律或牛顿第三定律，可以判断静摩擦力的方向假如用一水平力推桌子，若桌子在水平地面上静止不动，这时地面会对桌子施一静摩擦力根据二力平衡条件可知，该静摩擦力的方向与推力的方向相反，加速状态时物体所受的静摩擦力可由牛顿第二定律确定 3利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力的关系)来判断此法关键是抓住“力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的静摩擦力方向，再根据“反向”确定另一物体受到的静摩擦力 12.如图所示，一个木块放在固定的粗糙斜面上，今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F，木块处于

11、静止状态，如将力F撤消，则木块() A仍保持静止 B将沿斜面下滑 C受到的摩擦力大小不变 D受到的摩擦力方向不变 解析：有力F作用时，木块在斜面内的受力如图，且f 当撤去力F后，木块只受mgsin和f ，且f F增大到一定的值时使甲有向上运动的趋势，此时乙对甲的摩擦力则沿斜面向下，B项错误；由整体法可知，地面对乙的摩擦力与F等大反向，因此F增大，地面对乙的摩擦力增大，即乙对地面的摩擦力也增大，C项正确；整体分析可知，地面对乙的支持力始终等于系统的总重力，因此乙对地面的压力也保持不变，D项错误 答案：C 14.如图所示，圆柱体的A点放有一质量为M的小物体P，使圆柱体缓慢匀速转动，带动P从A点转到

12、A点，在这个过程中P始终与圆柱体保持相对静止那么P所受静摩擦力f的大小随时间t的变化规律是() 解析：P与圆柱体之间的摩擦力是静摩擦力P随圆柱体从A转至最高点的过程中Ffmgsin mgcos(t)(为OA与水平线的夹角)，摩擦力的大小变化情况以最高点为对称所以A正确 答案：A 题型2：摩擦力的分析与计算 摩擦力大小的计算方法：在计算摩擦力的大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是滑动摩擦，还是静摩擦 (1)滑动摩擦力的计算方法： 可用fN计算最关键的是对相互挤压力FN的分析，并不总是等于物体的重力，它跟研究物体受到的垂直于接触面方向的力密切相关 (2)静摩擦力的计算方法 一般应根据物体的

13、运动情况(静止、匀速运动或加速运动)，利用平衡条件或牛顿运动定律列方程求解 15.如图所示，质量分别为m和M两物体P和Q叠放在倾角为的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为1，Q与斜面间的动摩擦因数为2.当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为() A0 B1mgcos C2mgcos D(12)mgcos 解析：当物体P和Q一起沿斜面加速下滑时，其加速度agsin2gcos 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 对物体P应用牛顿第二定律得mgsin fma 所以f2mgcos，故选C. 答案：C 16.如图所示，一根自然长度为l0的轻弹簧和一

14、根长度为a的轻绳连接，弹簧的上端固定在天花板的O点上，P是位于O点正下方的光滑轻小定滑轮，已知OPl0a.现将绳的另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连，滑块对地面有压力作用再用一水平力F作用于A使之向右做直线运动(弹簧的下端始终在P之上)，对于滑块A受地面滑动摩擦力下列说法中正确的是() A逐渐变小 B逐渐变大 C先变小后变大 D大小不变 解析：本题考查力的平衡条件、胡克定律物块在开始位置，受到重力G和支持力N，弹簧的拉力Fkx0，FNG，NGkx0；当物块滑到右边某一位置时，弹簧的伸长量为x，绳与地面的夹角为，由竖直方向平衡，Nkxsin G，即NGkx0N，支持力不变化，滑

15、动摩擦力fN不变化，D正确 答案：D 三、力的合成与分解 力有哪些分解方法？ 1按力的效果分解法 (1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向； (2)再根据两个实际分力方向画出平行四边形； (3)最后由平行四边形知识求出两分力的大小 2正交分解法 (1)定义：把一个力分解为相互垂直的分力的方法 (2)优点：把物体所受的不同方向的各个力都分解到相互垂直的两个方向上去，然后再求每个方向上的分力的代数和，这样就把复杂的矢量运算转化成了简单的代数运算，最后再求两个互成90角的力的合力就简便多了 (3)运用正交分解法解题的步骤 正确选择直角坐标系，通常选择共点力的作用点为坐标原点， 直角坐标x、y的选择可按下列原则去确定：尽可能使更多的力落在坐标轴上沿物体运动方向或加速度方向设置一个坐标轴 17.如图是某同学对颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图，一根