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1、考点一常见的三种力、力的合成与分解五年高考A组自主命题天津卷题组1.(2019天津理综,2,6分)2018年10月23日,港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯,在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥,其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是()A.增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力B.为了减小钢索承受的拉力,可以适当降低索塔的高度C.索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时,钢索对索塔的合力竖直向下D.为了使索塔受到钢索的合力竖直向下,索塔两侧的钢索必须对称分布答案答案C本题考查实际情景下的受力分析和力的合成与分解,是物理知识在实际生活中的具体应用,体现了科学思维中的科学推
2、理素养。本题以港珠澳跨海大桥为背景材料,关注我国的科技进步,体现爱国主义情怀。每根钢索对索塔的拉力可分解为水平分力和竖直向下的分力,竖直方向上,索塔受到的向下的压力大小等于钢索和桥面的总重力,故增加钢索数量不能减小索塔受到的向下的压力,A错;降低索塔高度,钢索的水平倾角减小,钢索所受拉力反而会增大,B错;不论两侧钢索是否对称分布,只要两侧钢索的水平分力相互抵消,钢索对索塔的合力就会竖直向下,C对,D错。解题关键解题关键对索塔和钢索进行受力分析,正确进行力的分解与合成是解决本题的关键。2.(2018天津理综,7,6分)(多选)明朝谢肇淛的五杂组中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可。
3、一游僧见之曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则()A.若F一定,大时FN大B.若F一定,小时FN大C.若一定,F大时FN大D.若一定,F小时FN大答案答案BC本题考查力的分解。如图所示,把力F分解在垂直于木楔两侧的方向上,根据力的作用效果可知,F1=F2=FN=,由此式可见,B、C项正确,A、D项错。思路分析思路分析力的分解方法按照力的实际作用效果分解力,得出FN的函数式,结论便一目了然。3.(2019江苏单科,2,3分)如图所示,一只气球在风
4、中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为,绳的拉力为T,则 风 对 气 球 作 用 力 的 大 小 为()A.B.C.TsinD.Tcos答案答案C本题考查力的分解内容,有利于培养应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中的模型建构要素。如图所示,气球处于平衡状态,在水平方向上风力与拉力T的水平分力平衡,F风=Tsin,故选项C正确。关键指导关键指导气球在浮力、重力、水平向右的风力和绳的拉力共同作用下处于平衡状态,其中浮力与重力的合力竖直向上。4.(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80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。
5、将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则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.86cmB.92cmC.98cmD.104cm答案答案B设弹性绳劲度系数为k,绳总长l1=100cm时,绳上弹力大小F1=k(l1-l0),绳中点处受力平衡,设绳与水平方向夹角为,则有2F1sin=F=G,c o s=,s i n=,绳两端缓慢移至同一点时,设绳长为l2,其弹力大小F2=k(l2-l0),此时绳中点处受力平衡,有2F2=F=G,综上所述有2k(l1-l0)sin=2k(l2-l0),解得l2=92cm,则选项B正确。
6、解题关键解题关键关键词理解与情景构建弹性绳可按弹簧模型处理,始终处于弹性限度内说明劲度系数k不变,钩码挂在绳的中点,绳中点处受力平衡,两侧绳上弹力大小相等,等于弹性绳的弹力。5.(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.mC.mD.2m答案答案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
7、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mgcos60+mgcos60=Mg,故有M=m,C正确。疑难突破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。考查点考查点力的平衡、力的合成与分解。C组教师专用题组6.(2013北京理综,16,6分)倾角为、质量为M的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在
8、斜 面 体 上。下 列 结 论 正 确 的 是()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosB.木块对斜面体的压力大小是mgsinC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsincosD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g答案答案D对木块受力分析,如图所示,木块静止,由平衡条件:Ff=mgsin,FN=mgcos,故选项A、B均错误;对斜面体和木块整体分析,桌面对斜面体的摩擦力为零,支持力与整体重力平衡,故选项C错误,选项D正确。1.(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
9、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,则衣架悬挂点右移考点一匀变速直线运动答案答案AB本题考查物体受力分析、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2Fcos=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
10、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。2.(2013天津理综,5,6分)如图所示,小球用细绳系住,绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体,小球在斜面上无摩擦地滑动,细绳始终处于直线状态,当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平,此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是()A.FN保持不变,FT不断增大B.FN不断增大,FT不断减小C.FN保持不变,FT先增大后减小D.FN不断增大,F
11、T先减小后增大答案D用水平力F缓慢推动斜面体时,小球受重力、绳的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN,在斜面体缓慢移动过程中FN方向不变,由三力平衡知其动态变化如图所示,FT先减小后增大,FN逐渐增大。B组 统一命题、省（区、市）卷题组3.(2019课标,16,6分)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为()A.150kgB.100kgC.200kgD.200kg答案答案A本题考查了对平衡条件的理解与应用,检验了理解能力、推理能力,体现了模型建构、科学推
12、理等核心素养。物块沿斜面向上匀速运动,则物块受力平衡,满足关系F-mgsin30-mgcos30=0,其中=,g=10m/s2,当F=1500N时,物块的质量最大,为m=150kg,故A正确。审题指导审题指导物块沿斜面向上匀速运动,说明摩擦力为滑动摩擦力,f=mgcos。轻绳承受最大张力时对应物块的质量最大。4.(2019课标,19,6分)(多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45。已知M始终保持静止,则在此过程中()A.水平拉力的
13、大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案答案BD本题考查了受力分析、共点力平衡中的动态平衡内容、理解能力和推理能力的应用,体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。用水平拉力向左缓慢拉动N,如图所示,水平拉力F逐渐增大,细绳的拉力T逐渐增大,则细绳对M的拉力逐渐增大,故A错误,B正确。当物块M的质量满足mMgsinmNg时,初始时M受到的摩擦力方向沿斜面向上,这时随着对物块N的缓慢拉动,细绳的拉力T逐渐增大,物块M所受的摩擦力先向上逐渐减小,然后可能再向下逐渐增大,故C错误,D正确。解题关键解题关键系
14、统处于静止状态,水平向左缓慢拉动N,M处于平衡状态,N处于动态平衡状态。因为物块M和物块N的质量关系未知,故存在多种可能,其中临界条件为mMgsin=mNg。5.(2019课标,16,6分)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示,两斜面、固定在车上,倾角分别为30和60。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面、压力的大小分别为F1、F2,则()A.F1=mg,F2=mgB.F1=mg,F2=mgC.F1=mg,F2=mgD.F1=mg,F2=mg答案答案D本题考查物体的受力分析和共点力平衡条件,以及学生应用几何知识处理物理问题的能
15、力,体现了运动与相互作用观念。以工件为研究对象,受力分析如图所示,重力与F1、F2的合力等大反向,根据共点力平衡条件得=cos30,=cos60,则F1=mg,F2=mg,故只有D选项正确。解题关键解题关键本题重点是画力的合成图,找准角度,列三角函数方程求解。6.(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
16、力先增大后减小答案答案AD本题考查对共点力平衡问题的理解和推理能力,要求运用数学工具求解物理问题。设MN上的张力为T,OM上的张力为F,在缓慢拉起的过程中重物处于动态平衡状态。当OM与竖直方向成任意角时,由受力分析有Fcos+Tcos(-)=mgFsin=Tsin(-)利用三角函数化简解得T=mgF=mg可知,在由0增加至的过程中,MN上的张力T逐渐增大,选项A正确,B错误。由于OM与MN之间的夹角,所以在由0增加至的过程中,-的值先由大于减小至后,进一步再减小,相应sin(-)的值先增大后减小,即OM上的张力F先增大后减小,选项C错误,D正确。一题多解一题多解重物受到重力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。7.(2017课标,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下
