高考物理一轮复习 第二章 相互作用-人教版高三物理试题

第二章 相互作用必须掌握的概念、方法规律必须理解的3个关键点必须明确的3处易错易混点1.5个重要概念弹力、摩擦力、合力、分力、物体的平衡2.2个常用方法合成的方法分解的方法1.必须正确理解常见力(重力、弹力、摩擦力)的产生条件、方向判断、大小计算2.合成与分解是处理矢量问题的基本方法1.对常见力的误解误认为重力“垂直于地面”或“指向地心”误认为重心一定在物体中心或在物体上误认为物体形变就一定产生弹力3.3个重要规律摩擦定律平行四边形定则平衡条件3.利用平衡条件和合成分解的方法是解决物体受力问题的有效手段.误认为静止的物体才受静摩擦力，运动的物体才受滑动摩擦力2.对合成、分解的误解误认为合力一定大于分力混淆矢量运算与标量运算的差别3.受力分析时常“添力”或“漏力”.第1节重力弹力摩擦力真题回放1(2010·课标全国卷)一根轻质弹簧一端固定，用大小为F1的力压弹簧的另一端，平衡时长度为l1；改用大小为F2的力拉弹簧，平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限定内，该弹簧的劲度系数为()A.B.C.D.【解析】设弹簧的原长为l0，劲度系数为k，由胡克定律有F1k(l0l1)，F2k(l2l0)，解得k，故C正确【答案】C2(2013·课标全国卷)如图2­1­1所示，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(F2>0)，由此可求出()图2­1­1A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【解析】静摩擦力的大小、方向随F的变化而变化设斜面倾角为，物块与斜面间的最大静摩擦力为Fmax，当F取最大值时， 满足F1mgsin Fmax，当F取最小值时，满足F2Fmaxmgsin ，由以上两个式子可求得Fmax，故C正确；由于缺少条件，其他选项均无法求得，故A、B、D错误【答案】C3(2014·广东高考)如图2­1­2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()图2­1­2AM处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向【解析】点与面之间支持力方向垂直于接触面指向受力物体，静摩擦力方向沿着接触面与相对运动趋势的方向相反，具体受力如图所示，故A正确【答案】A考向分析1.考纲展示(1)形变、弹性、胡克定律(2)滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力2.命题趋势本节考点在全国考卷中，可单独考查少，也经常与其它知识点综合考查，如2014新课标卷，17题和20题，2014新课标卷，17题均涉及本节考点，应予以重视3.选材特点考查多以生活中的实例为背景，综合多个知识点进行考查.考点一 弹力的分析与计算1.弹力有无的判断(1)“条件法”：根据弹力产生的两个条件接触和形变直接判断(2)“假设法”或“撤离法”：在一些微小形变难以直接判断的情况下，可以先假设有弹力存在，然后判断是否与研究对象所处状态的实际情况相符合还可以设想将与研究对象接触的物体“撤离”，看研究对象能否保持原来的状态图2­1­3中绳“1”对小球必无弹力，否则小球不能静止在此位置图2­1­32弹力方向的判断(1)弹力方向除几种典型情况(压力、支持力、绳力等)外，一般应由其运动状态结合动力学规律确定(2)几种典型弹力的方向(3)弹力大小的计算弹力大小除弹簧类弹力由胡克定律计算外，一般也要结合运动状态，根据平衡条件或牛顿第二定律求解【例1】考向：侧重弹力方向考查画出图中物体A受力的示意图：【答案】【例2】考向：弹力大小的计算如图2­1­4所示，两个弹簧的质量不计，劲度系数分别为k1、k2，它们一端固定在质量为m的物体上，另一端分别固定在Q、P上，当物体平衡时上面的弹簧处于原长，若把固定的物体换为质量为2m的物体(弹簧的长度不变，且弹簧均在弹性限度内)，当物体再次平衡时，物体比第一次平衡时的位置下降了x，则x为()图2­1­4A.B.C. D.【解析】物体质量为m时，上面的弹簧处于原长，由于物体处于平衡状态，下面的弹簧一定对物体有向上的支持力，因此下面的弹簧被压缩x1，由平衡条件得k1x1mg0.换成质量为2m的物体后，下面的弹簧将进一步压缩x，同时上面的弹簧被拉伸x，平衡时有k1(x1x)k2x2mg0，联立解得x.【答案】A【反思总结】弹簧类弹力的计算要点是弹簧形变量的确定思维程序为：(1)恢复弹簧的原长确定弹簧处于原长时端点的位置；(2)判断弹簧的形变形式和形变量：从弹簧端点的实际位置与弹簧处于原长时端点的位置对比判断弹簧的形变形式和形变量x，并由形变形式判断弹力的方向；(3)由胡克定律计算弹力的大小考点二 静摩擦力方向的判断1.假设法2状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，可以判断静摩擦力的方向3相互作用法利用牛顿第三定律(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的方向，再根据“相互作用”确定另一物体受到的静摩擦力的方向【例3】(多选)如图2­1­5所示，倾角为的斜面C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态，则()图2­1­5AB受到C的摩擦力一定不为零BC受到地面的摩擦力一定为零CC有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力D将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，此时地面对C的摩擦力为0【思维模板】问1：B相对C的运动趋势有几种情况？提示：3种问2：B、C看成一个整体，受A的拉力，将有向哪个方向运动的趋势？提示：向右问3：若绳断后，B仍静止在C上，BC看成一体，有无在水平方向上的运动趋势？提示：无【解析】若绳对B的拉力恰好与B的重力沿斜面向下的分力平衡，则B与C间的摩擦力为零，A项错误；将B和C看成一个整体，则B和C受到细绳向右上方的拉力作用，故C有向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力，B项错误，C项正确；将细绳剪断，若B依然静止在斜面上，利用整体法判断，B、C整体在水平方向不受其他外力作用，处于平衡状态，则地面对C的摩擦力为0，D项正确【答案】CD突破训练1在倾角37°的固定斜面上叠放着A、B两物块，A、B通过绕过定滑轮的轻绳相连，如图2­1­6所示，A、B间光滑，B与斜面间动摩擦因数0.5，物块A的质量为m，B的质量为M.不计绳与滑轮间摩擦，系统处于静止状态，sin37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力则下列判断正确的是()图2­1­6A斜面对B的摩擦力可能为零B连接A、B的轻绳张力为0.2(mM)gCA、B的质量关系必须满足M5mD物块B受到的静摩擦力方向一定沿斜面向上【解析】由于A、B间光滑，因此A受三个力而平衡，如图乙所示，轻绳张力Tmgsin 37°0.6mg.对B受力分析如图丙所示，除斜面对B的静摩擦力方向不确定外，其他力的方向确定，由平衡条件得TMgsin 37°±Ff0，其中Ff(mM)gcos 37°0.4(mM)g，可得(0.2M0.4m)gT(M0.4m)g，则0.2Mm5M，而当mM时，摩擦力为零，A对，B、C、D均错【答案】A考点三 摩擦力大小的计算1.滑动摩擦力的计算滑动摩擦力用公式FfFN或力的平衡条件进行分析计算，切记，FN表示正压力，不一定等于重力G.2静摩擦力的计算(1)静摩擦力大小不能用FfFN计算，只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即FfmFN.(2)静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定，其可能的取值范围是：0FfFfm.【例4】如图2­1­7所示，质量为mB24kg的木板B放在水平地面上，质量为mA22 kg的木箱A放在木板B上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为37°.已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数10.5.现用水平向右、大小为200 N的力F将木板B从木箱A下面匀速抽出(sin 37°0.6，cos37°0.8，重力加速度g取10 m/s2)，则木板B与地面之间的动摩擦因数2的大小为()图2­1­7A0.3 B0.4C0.5 D0.6【解析】对A受力分析如图甲所示，由题意得FTcos Ff1FN1FTsin mAgFf11FN1由得：FT100 N对A、B整体受力分析如图乙所示，由题意得FTcos Ff2FFN2FTsin (mAmB)gFf22FN2由得：20.3，故A选项正确【答案】A突破训练2(多选)(2014·南京模拟)在探究静摩擦力变化的规律及滑动摩擦力规律的实验中，特设计了如图2­1­8甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根细绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部细绳水平)，整个装置处于静止状态实验开始时打开传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图象如图2­1­8乙所示，则结合该图象，下列说法中正确的是()甲乙图2­1­8A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50秒后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)【解析】t0时刻，传感器显示拉力为2N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2N，由车与空沙桶受力平衡可知空沙桶的重力也等于2 N，A对；t50 s时刻静摩擦力达到最大值，最大静摩擦力为3.5 N，同时小车启动，说明带有沙的沙桶重力等于3.5 N，此时静摩擦力立即变为滑动摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故静摩擦力突变为3 N的滑动摩擦力，B、C正确；此后由于沙桶重力3.5 N大于滑动摩擦力3 N，故50 s后小车将加速运动，D错【答案】ABC思想方法3临界条件在摩擦力突变问题中的应用1问题特征当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变，摩擦力的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性，对其突变点的分析与判断是物理问题的切入点2常见类型(1)静摩擦力突变为滑动摩擦力(2)滑动摩擦力突变为静摩擦力【例5】长直木板的上表面的一端放有一个木块，如图2­1­9所示，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大)，另一端不动，则木块受到的摩擦力Ff随角度的变化图象是下列图中的()图2­1­9【思路导引】