《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题02相互作用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理三轮冲刺知识讲练与题型归纳专题02相互作用（含解析）（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题02 相互作用 题型导航题型一 弹力的分析与计算1题型二 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题4题型三 摩擦力的分析与计算10题型四 摩擦力突变问题14题型五 共点力的合成16题型六 力分解的两种常用方法18 考点分析题型一 弹力的分析与计算1弹力有无的判断(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存
2、在(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态2弹力方向的判断(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向3弹力大小计算的三种方法：(1)根据力的平衡条件进行求解(2)根据牛顿第二定律进行求解(3)根据胡克定律进行求解内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比表达式：Fkx.k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度例题1 如图所示，一根弹性杆的一端固定在倾角为30的斜面上，杆的
3、另一端固定着一个重力大小为3N的小球，小球处于静止状态，则弹性杆对小球的弹力（）A大小为3N，方向平行于斜面向上B大小为2N，方向平行于斜面向上C大小为3N，方向垂直于斜面向上D大小为3N，方向竖直向上【解答】解：小球处于静止状态，受力平衡，故小球所受的弹力与重力等大反向，故D正确，ABC错误；故选：D。例题2 如图甲所示，“蹦极”运动中，长弹性绳的一端固定，另一端绑在人身上，人从几十米高处跳下。将蹦极过程简化为人沿竖直方向的运动，运动过程中不计空气阻力。把长弹性绳简化为竖直放置的轻弹簧，弹力大小Fkx（x为长弹性绳的形变量，k为常量）。弹性绳原长为h，人的质量为m。从人开始下落到第一次下降至
4、最低点的过程中，人的速度v随时间t的变化图像如图乙所示，其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的曲线，BCD是平滑的曲线。若以人开始下落的位置为坐标原点，沿竖直向下方向建立坐标轴Ox，则关于A、B、C、D各点对应人的位置坐标x及所对应弹力的大小，以下说法正确的是（）AxAh，FAmgBxBh，FBmgCxCh+2，FC2mgDxDh+2，FD2mg【解答】解：AOA段时自由落体运动，则xAh，A点弹性绳没有发生形变，拉力为0，故A错误；B由图可知，B点是速度最大的地方，此时有FBkxmg，则，B点位置坐标为，故B错误；C根据运动的对称性可知，由A点到B点的形变量为，则由B点到C点的形变量也
5、为，所以C点的形变量为，此时有F2mg，C点位置坐标为，故C正确；D到达D点，速度为0，所以达到D点时形变量要大于C点的形变量，则D点坐标，FD2mg，故D错误。故选：C。例题3 在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为（）AtanBCtanD【解答】解：以小球为研究对象，分析受力情况，根据牛顿第二定律得：m2gtanm2a，得：agtan再以质量
6、为m1的木块为研究对象，由牛顿第二定律得：Fm1a又由胡克定律得：Fkx解得：x故选：A。题型二 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题1死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等2注意：轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向例题4 如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10kg的物体，ACB30，g取10m/s2。求：（1）轻绳AC段的张力FAC的大小；（2）横梁BC对C端的支持力大小及方向。（3）若图中横梁BC换为水平
7、轻杆，且B端用铰链固定在竖直墙上，如图乙所示，请在图中画出C点的受力分析图。【解答】解：（1）物体M处于平衡状态，根据平衡条件可判断，与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力，取C点为研究对象，进行受力分析，如图1所示。图1中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力为：FACFCDMg1010N100N（2）由几何关系得：FCFACMg100 N方向和水平方向成30角斜向右上方（3）C点的受力分析图如图2所示。答：（1）轻绳AC段的张力FAC的大小是100N；（2）横梁BC对C端的支持力大小是100 N，方向和水平方向成30角斜向右上方。（3）C点的受力分析图如图2
8、所示。例题5 张鹏同学在家帮妈妈洗完衣服后，挂在如图所示的晾衣架上晾晒，A、B为竖直墙壁上等高的两点，AO、BO为长度相等的两根轻绳，CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方，A、O、B在同一水平面上。AOB90，DOC30，衣服质量为m，重力加速度为g。则（）ACO杆的弹力大小为mgBCO杆的弹力大小为mgCAO绳所受的拉力大小为mgDBO绳所受的拉力大小为mg【解答】解：AB、设绳AO和绳BO拉力的合力为F，以O点为研究对象，O点受到重力mg、CO杆的支持力F1和F，如图1：根据平衡条件得：F12mg由牛顿第三定律知CO杆所受的压力大小为2mg，故AB错误。CD、Fmgtan60mg绳A
9、O和绳BO所受拉力的大小均为F2，将F分解，如图2，由F2F2cos45，解得：F2mg，故C正确，D错误。故选：C。例题6 （多选）如图所示，一根不可伸长的长为L的轻绳两端分别固定在间距为d的两竖直杆的P点和Q点上，晾衣架上挂着湿衣服，衣架上的钩挂在轻绳上可来回自由滑动。若忽略衣架挂钩与轻绳间的摩擦，则下列说法正确的是（）A在湿衣服上的水滴下落过程中，轻绳中的张力不断减小B衣服不滴水时，将P点稍向上移动，则轻绳中的张力增大C衣服不滴水时，将左侧竖直杆稍向左移动，则轻绳中的张力减小D衣服不滴水时，刮起了向左的风，若风力大小恒定，此时再将P点稍向上移动，轻绳中的张力将增大【解答】解：设轻绳与竖直
10、方向的夹角为，轻绳的拉力为T，对挂钩受力分析，如图所示；根据图中几何关系可得sin；同一轻绳拉力相等，根据平衡条件可得：2Tcosmg，解得：T。A、在湿衣服上的水滴下落过程中，重力mg减小，则轻绳中的张力不断减小，故A正确；B、衣服不滴水时，将P点稍向上移动，d和L不变，则不变，根据T可知轻绳中的张力不变，故B错误；C、衣服不滴水时，将左侧竖直杆稍向左移动，则d增大、增大，根据T可知轻绳中的张力增大，故C错误；D、衣服不滴水时，刮起了向左的风，若风力大小恒定，此时两段轻绳的拉力的合力方向偏向右上方，如图所示：由于重力和和向左的合力大于衣服的重力，所以此时细绳拉力增大；再将P点稍向上移动，相当
11、于增大了两根杆之间的距离，即距离由d变为d、增大，则轻绳中的张力增大，故D正确。故选：AD。例题7 如图所示，小方块代表一些相同质量的钩码，图1中O为轻绳之间连接的结点，图2中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图1中B滑轮的端点B稍稍右移一些，图2中的端点B沿虚线稍稍上移一些，（2图中的绳长不变）则关于图角和OB绳的张力F的变化，下列说法正确的是（）A1、2图中的角均增大，F均不变B1、2图中的角均不变，F均不变C1图中角增大、2图中角不变，张力F均不变D1图中角减小、T不变，2图中角增大，F减小【解答】解：图1中，根据钩码个数，O点所受的三个力正好构成直角三角形，若
12、端点B沿虚线稍稍右移一些，三力大小F不变，根据力的合成法则，可知，方向不变，即夹角不变。图2中，因光滑的滑轮，且绳子中的张力相等，则A、B的力总是相等的，因此合力平分A、B绳的夹角，即使稍上移，绳子张力大小F仍不变，则根据力的合成法则，可知，AB夹角不变，则角不变。故B正确，ACD错误。故选：B。例题8 如图所示，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，则下列说法错误的是（）A绳OO的张力的大小和方向都不变B物块b所受到的支持
13、力也在一定范围内变化C连接a和b的绳的张力在一定范围内变化D物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【解答】解：AC、由于整个系统处于静止状态，所以滑轮两侧连接a和b的绳子的夹角不变；物块a只受重力以及绳子的拉力，由于物体a平衡，则连接a和b的绳子张力T保持不变；由于绳子的张力及夹角均不变，所以OO中的张力保持不变，故A正确，C错误；BD、b处于静止即平衡状态，对b受力分析有：力T与力F与x轴所成夹角均保持不变，由平衡条件可得：N+Fsin+Tsinmg0Fcos+fTcos0由此可得：NmgFsinTsin由于T的大小不变，可见当F大小发生变化时，支持力的大小也在一定范围内变化，故B正确fT
14、cosFcos由于T的大小不变，当F大小发生变化时，b静止可得摩擦力的大小也在一定范围内发生变化，故D正确。本题选不正确的故选：C。例题9 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（）ABmCmD2m【解答】解：设悬挂小物块的点为O，圆弧的圆心为O，由于abR，所以三角形Oab为等边三角形。由于圆弧对轻环的支持力沿半径方向背向圆心，所以小球和小物块对轻环的合力方向由轻环指向圆心O，因为小物块和小球对轻环的作用力大小相等，所以aO、bO是maO、mbO的角平分线，所以OaOmaOmbO30，那么mbO60，所以由几何关系可得aOb120，而在一条绳子上的张力大小相等，故有Tmg，小物块受到两条绳子的拉力作用大小相等，夹角为120，故受到的合力等于mg，因为小物块受到绳子的拉力和重力作用，且处于平衡状态，故拉力的合力等于小物块的重力为mg，所以小物块的质量为m故ABD错误，C正确。故选：C。题型三 摩擦力的分析与计算1静摩擦力(1)有无及其方向的判定方法假设法：假设法有两种，一种是假设接触面光滑，不存在摩擦力，看所研究物体是否改变原来的运
