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1、受力分析
【核心考點(diǎn)解讀】力是物體與物體之間的相互作用。對(duì)于連接體和疊加體一般采用先整體分析受力,后隔離某個(gè)物體進(jìn)行受力分析。
預(yù)測(cè)題1.一根輕質(zhì)彈簧豎直懸掛一小球,小球和彈簧的受力如右圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )
A.F1的施力者是彈簧 B.F2的反作用力是F3
C.F3的施力者是小球 D.F4的反作用力是F1
解析:F1的施力者是地球,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;F2是彈簧對(duì)小球的作用力,其反作用力是小球?qū)椈傻淖饔昧3,F(xiàn)3的施力者是小球,選項(xiàng)BC正確;F4是天花板對(duì)彈簧的作用力,其反作用力是彈簧對(duì)天花板的作用力,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
答案:BC
【名師點(diǎn)
2、評(píng)】方向受力就是選擇研究對(duì)象分析研究對(duì)象所受的力。研究對(duì)象所受的每一個(gè)力都有施力物體,都有反作用力。
預(yù)測(cè)題2.如圖所示,A、B兩個(gè)相同的物塊緊靠豎直墻壁,在豎直向上的恒力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),A物塊受力的個(gè)數(shù)是
A.2個(gè) B.3個(gè)
C.4個(gè) D.5個(gè)
解析:把AB看作整體受力分析可知,墻壁對(duì)A彈力為零。隔離A,A受到重力、B的彈力和摩擦力,選項(xiàng)B正確。
答案:B
【名師點(diǎn)評(píng)】同樣可以得到B物塊受重力、豎直向上的恒力F、A對(duì)B的壓力、A對(duì)B的摩擦力、B物體受力的個(gè)數(shù)是4個(gè)。
預(yù)測(cè)題3.如圖所示,水平桌面上疊放著A、B兩物體,B物體受力F作
3、用,A、B一起相對(duì)地面向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),則B物體的受力個(gè)數(shù)為:( )
A.4個(gè)??? B.5個(gè)???
C.6個(gè)??? D.7個(gè)
解析:由A、B一起相對(duì)地面向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)可知,B對(duì)A的摩擦力方向向左。B物體受力有重力、地面支持力、A的壓力、A對(duì)B向右的摩擦力、地面對(duì)B向左的滑動(dòng)摩擦力、力F,B物體的受力個(gè)數(shù)為6,選項(xiàng)C正確。
答案:C
【名師點(diǎn)評(píng)】同樣可以得到A物塊受重力、支持力、B對(duì)A向右的摩擦力,B物體的受力個(gè)數(shù)為2個(gè)。
核心考點(diǎn)六、彈力
【核心考點(diǎn)解讀】彈力方向垂直于接觸面,指向受力物體。彈簧彈力遵循胡克定律,F(xiàn)=kx。
4、
圖3
A
F
C
B
O
預(yù)測(cè)題1.如圖3所示,一遵循胡克定律的彈性輕繩,其一端O固定在天花板上,另一端C與靜止在水平地面上的滑塊A相連。B為緊挨繩的一固定不動(dòng)且與豎直面垂直的光滑小釘,它到天花板的距離BO等于彈性繩的自然長(zhǎng)度。當(dāng)繩OC處于豎直位置時(shí),滑塊A對(duì)地面有壓力作用。現(xiàn)用一水平力F作用于A,使之在地面上向右做直線運(yùn)動(dòng),且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩一直處于彈性限度內(nèi)。若滑塊A與水平地面間有摩擦,且動(dòng)摩擦因數(shù)恒定,那么關(guān)于滑塊A所受滑動(dòng)摩擦力大小的判斷,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.逐漸增大 B.逐漸減小
C.保持不變 D.無(wú)法確定
解析:設(shè)彈性繩的勁度系數(shù)
5、為k,BC之間長(zhǎng)度為x,當(dāng)滑塊A在地面上向右做直線運(yùn)動(dòng),在任意時(shí)刻彈性繩與水平面夾角為θ,彈性繩伸長(zhǎng)量為x/sinθ,在彈性繩中彈力為kx/sinθ,豎直向上分力為kx,滑塊A對(duì)地面壓力為mg-kx,壓力不隨A向右運(yùn)動(dòng)變化,所以滑塊A所受滑動(dòng)摩擦力大小保持不變,選項(xiàng)C正確。
答案:C
【名師點(diǎn)評(píng)】彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量成正比。
預(yù)測(cè)題2. 如圖所示,用相同材料做成的質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體中間用一輕彈簧連接。在下列四種情況下,相同的拉力F均作用在m1上,使m1、m2作加速運(yùn)動(dòng):①拉力水平,m1、m2在光滑的水平面上加速運(yùn)動(dòng)。②拉力水平,m1、m2在粗糙的水平面上加速運(yùn)動(dòng)。③拉力平行
6、于傾角為θ的斜面,m1、m2沿光滑的斜面向上加速運(yùn)動(dòng)。④拉力平行于傾角為θ的斜面,m1、m2沿粗糙的斜面向上加速運(yùn)動(dòng)。以△L1、△L2、△L3、△L3依次表示彈簧在四種情況下的伸長(zhǎng)量,則有 ( )
A.△L2>△L1、 B.△L4>△L3
C.△L1>△L3 D.△L2=△L4
解析:分析四種情況,分別用整體法和隔離法進(jìn)行受力分析,運(yùn)用牛頓第二定律列出相應(yīng)方程解得四種情況下彈簧中的彈力f=F,由此可知,四種情況下彈簧彈力相等,由胡克定律可知四種情況下彈簧的伸長(zhǎng)量相等,選項(xiàng)D正確。
答案:D.
【名師點(diǎn)評(píng)】用細(xì)繩或輕彈簧組成的質(zhì)量分別為
7、m1、m2的連接體,拉力作用于m1,無(wú)論何種情況(沿水平面運(yùn)動(dòng)、沿豎直方向運(yùn)動(dòng)、沿傾斜面運(yùn)動(dòng),無(wú)論接觸面是否光滑),在拉力作用下加速運(yùn)動(dòng),都有細(xì)繩或輕彈簧彈力f=F。
a
b
c
p
q
F
預(yù)測(cè)題3.三個(gè)質(zhì)量均為1kg的相同木塊a、b、c和兩個(gè)勁度均為500N/m的相同輕彈簧p、q用輕繩連接如圖,其中a放在光滑水平桌面上。開始時(shí)p彈簧處于原長(zhǎng),木塊都處于靜止?,F(xiàn)用水平力緩慢地向左拉p彈簧的左端,直到c木塊剛好離開水平地面為止,取10m/s2。該過(guò)程p彈簧的左端向左移動(dòng)的距離是: ( )
A.4cm B.6cm
8、
C.8cm D.10cm
解析:開始時(shí)q彈簧處于壓縮狀態(tài),由胡克定律,壓縮了2cm。C木塊剛好離開水平地面時(shí),輕彈簧q中拉力為10N,由胡克定律,輕彈簧q伸長(zhǎng)2cm;輕彈簧p中拉力為20N,由胡克定律,輕彈簧p伸長(zhǎng)4cm;該過(guò)程p彈簧的左端向左移動(dòng)的距離是2cm+2cm+4cm=8cm,選項(xiàng)C正確。
答案:C
【名師點(diǎn)評(píng)】要注意開始時(shí)輕彈簧q被壓縮,c木塊剛好離開水平地面時(shí),輕彈簧q被拉伸;由于a、c木塊相同,形變量相同。
核心考點(diǎn)七、摩擦力
【核心考點(diǎn)解讀】滑動(dòng)摩擦力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)滑動(dòng)的物體之間,滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比,f=μFN;靜摩擦
9、力發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止的物體之間。靜摩擦力大小為0~fm(最大靜摩擦力)。當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),靜摩擦力等于其它外力在接觸面方向分力之和;當(dāng)物體處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),靜摩擦力等于物體質(zhì)量與加速度的乘積。
預(yù)測(cè)題1.如圖所示,一只半球形碗倒扣在水平桌面上處于靜止?fàn)顟B(tài),球的半徑為R.質(zhì)量為m的螞蟻只有在離桌面高度大于或等于時(shí),才能停在碗上。那么螞蟻和碗面間的最大靜摩擦力為( )
A. 0.6mg B.0.8mg
C.0.4mg D.0.75mg
解析:螞蟻在離桌面高度等于時(shí),停在碗上,螞蟻和碗面間的靜摩擦力最大。最大靜摩擦力為f=
10、mgsinθ,cosθ=0.8,聯(lián)立解得f=0.6mg,選項(xiàng)A正確。
答案:A
【名師點(diǎn)評(píng)】螞蟻沿倒扣的半球形碗上爬,可視作沿傾角逐漸減小的斜面上爬。
F
θ
圖3
預(yù)測(cè)題2. 如圖3所示,一傾角θ=30°的斜面放置于粗糙水平地面上,現(xiàn)將一質(zhì)量m=1kg的物體放于斜面上,并對(duì)物體施加一水平向左、大小F=2N的恒力,物體與斜面繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài),則地面施加給斜面的摩擦力為( )
A. B.1N, 水平向左
C.2N, 水平向左 D.2N, 水平向右
解析:把斜面和物體看作整體,分析受力,物體與斜面繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài),地面施加給斜面的摩擦力為2N,
11、水平向右,選項(xiàng)D正確。
答案:D
【名師點(diǎn)評(píng)】?jī)蓚€(gè)相對(duì)靜止的物體可以視為整體進(jìn)行受力分析。
預(yù)測(cè)題3. 如圖所示,兩根直木棍AB和CD相互平行,斜靠在豎直墻壁上固定不動(dòng),水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下.若保持兩木棍傾角不變,將兩者間的距離稍增大后固定不動(dòng),且仍能將水泥圓筒放在兩木棍的上部,則 ( )
A.每根木棍對(duì)圓筒的支持力變大,摩擦力不變
B.每根木棍對(duì)圓筒的支持力變大,摩擦力變大
C.圓筒將靜止在木棍上
D.圓筒將沿木棍減速下滑
解析:水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下,摩擦力等于重力沿斜面的分力;將兩者間的距離稍增大后固定不動(dòng),每根木棍對(duì)圓筒的支持力變大,
12、導(dǎo)致圓筒將靜止在木棍上,摩擦力不變,選項(xiàng)AC正確。
答案: AC
【名師點(diǎn)評(píng)】雖然每根木棍對(duì)圓筒的支持力變大,但是兩根木棍支持力的合力不變,都等于重力垂直斜面方向的分力。若繼續(xù)下滑時(shí),兩根木棍對(duì)圓筒的滑動(dòng)摩擦力將大于重力沿斜面方向的分力。
核心考點(diǎn)八、物體平衡
【核心考點(diǎn)解讀】物體的平衡條件是合外力為零。分析平衡問(wèn)題的方法有二:一是以物體所在處為坐標(biāo)原點(diǎn),建立直角坐標(biāo)系,將物體所受的力分別在兩個(gè)坐標(biāo)軸上正交分解,在兩個(gè)坐標(biāo)軸上所受的合力為零;二是受到三個(gè)力作用平衡的物體,任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向。
預(yù)測(cè)題1.如圖所示吊床用繩子拴在兩棵樹上等高位置。某人先坐在吊床上,后躺在吊
13、床上,均處于靜止?fàn)顟B(tài)。設(shè)吊床兩端系繩中的拉力為F1、吊床對(duì)該人的作用力為F2,則
A.坐著比躺著時(shí)F1大
B.躺著比坐著時(shí)F1大
C.坐著比躺著時(shí)F2大
D.躺著比坐著時(shí)F2大
解析:人坐在吊床上時(shí),可把人視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)掛在吊床中間;人躺在吊床上時(shí),可把人視為一根等于人身高的桿;顯然,人坐在吊床上時(shí),吊床兩端系繩中的拉力夾角較大,根據(jù)力合成的平行四邊形定則,坐著比躺著時(shí)F1大,選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤;坐在吊床上或躺在吊床上,處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),吊床對(duì)該人的作用力都等于重力,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。
答案:A
【名師點(diǎn)評(píng)】人坐在吊床上和躺在吊床上,可把人視為兩個(gè)不同的物理模型分析。
l1
θ
θ
14、
l2
B
m
O
A
Q
P
C
預(yù)測(cè)題2. 如圖所示,ACB是一光滑的、足夠長(zhǎng)的、固定在豎直平面內(nèi)的“∧”形框架,其中CA、CB邊與豎直方向的夾角均為θ。P、Q兩個(gè)輕質(zhì)小環(huán)分別套在CA、CB上,兩根細(xì)繩的一端分別系在P、Q環(huán)上,另一端和一繩套系在一起,結(jié)點(diǎn)為O.將質(zhì)量為m的鉤碼掛在繩套上,OP、OQ兩根細(xì)繩拉直后的長(zhǎng)度分別用L1、L2表示,若L1∶ L2=2∶3,則兩繩受到的拉力之比F1∶F2等于( )
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.4∶9
解析:由于“∧”形框架光滑,OP、OQ兩根細(xì)繩拉直后必垂直于框架桿,OP、
15、OQ兩根細(xì)繩拉直后與豎直方向的夾角相等,所以兩繩受到的拉力大小相等,選項(xiàng)A正確。
答案: A.
【名師點(diǎn)評(píng)】套在光滑桿上的輕質(zhì)小環(huán)受到拉力靜止時(shí)拉力方向必與光滑桿垂直。
預(yù)測(cè)題3. 用兩根細(xì)線把A.、B兩小球懸掛在水平天花板上的同一點(diǎn)O,并用細(xì)線連接A 、B兩小球,然后用力F作用在小球A上,如圖2所示,此時(shí)三根細(xì)線均處于直線狀態(tài),且OB細(xì)線恰好處于豎直方向,兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)。.不考慮小球的大小,則力F的可能方向?yàn)?
A.水平向右 B.豎直向上
C.沿O →A方向 D.沿B → A方向
解析:根據(jù)題述OB細(xì)線恰好處于豎直方向,兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài),可知AB
16、細(xì)線中拉力為零。力F的可能方向范圍為O →A方向(不包括O →A方向)與豎直向上方向之間,所以選項(xiàng)ABD正確。
答案:ABD
【名師點(diǎn)評(píng)】此題的隱含條件是: OB細(xì)線恰好處于豎直方向,AB細(xì)線中拉力一定為零。解答時(shí)要注意尋找應(yīng)用隱含條件。
核心考點(diǎn)九、疊加體
【核心考點(diǎn)解讀】:疊加體分析可根據(jù)題意采用整體法、隔離法,有些還需要利用對(duì)稱性。
預(yù)測(cè)題1.疊羅漢是一種二人以上層層疊成各種造型的游戲娛樂(lè)形式,也是一種高難度的雜技。圖示為六人疊成的三層靜態(tài)造塑,假設(shè)每個(gè)人的重量均為G,下面五人的背部均呈水平狀態(tài),則最底層正中間的人的一只腳對(duì)水平地面的壓力約為
A. B.
17、 C. D.
解析:由對(duì)稱性可知,第二層每個(gè)人背部所受壓力為G/2,最底層正中間的人背部所受壓力為2×3G/4=3G/2,最底層正中間的人的一只腳對(duì)水平地面的壓力約為(3G/2+G)/2=5G/4,選項(xiàng)C正確。
【答案】C
【名師點(diǎn)評(píng)】:此題以游戲娛樂(lè)疊羅漢切入,通過(guò)對(duì)稱性、隔離法受力分析、考查相互作用與物體平衡。
預(yù)測(cè)題2. 將四塊相同的堅(jiān)固石塊壘成圓弧形的石拱,其中第3、4塊固定在基地上,第1、2塊間的接觸面是豎直的,每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角為。假定石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì),則第1、2塊石塊間的作用力和第1、3塊石塊間的作用力的大小之比為 ( )
A.1/2 B.
C. D.
答案:B
解析:選擇物塊1作為研究對(duì)象。隔離物塊1,畫出物塊1受力圖,如圖所示。由圖中幾何關(guān)系可得,F(xiàn)31sin30°=G,解得F31=2G;F21tan30°=G,解得F21=G;F21∶F31=∶2.選項(xiàng)B正確。
【名師點(diǎn)評(píng)】:此題考查受力分析、平行四邊形定則、物體平衡等。