屆高考物理專題目復(fù)習(xí)精品學(xué)案―物體的受力和平衡

1、. 2012屆高考物理專題復(fù)習(xí)精品學(xué)案物體的受力和平衡目標(biāo)：1通過受力分析，深化對力的概念的認(rèn)識，提高受力分析的能力2應(yīng)用力的平衡條件分析、解決平衡類問題重點：受力分析、平衡條件的應(yīng)用難點：1受力分析的一般方法2平衡條件的應(yīng)用一、考綱解讀本專題涉及的考點有：滑動摩擦、靜摩擦、動摩擦因數(shù)；形變、彈性、胡克定律；力的合成和分解。大綱對“滑動摩擦、靜摩擦、動摩擦因數(shù)，形變、彈性、胡克定律”等考點均為類要求；對“力的合成和分解”為類要求。力是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是高考必考內(nèi)容。其中對摩擦力、胡克定律的命題幾率較高。主要涉及彈簧類問題、摩擦力等，通過連接體、疊加體等形式進行考查。力的合成與分解、摩擦力的概念及

2、變化規(guī)律是復(fù)習(xí)的重點。二、命題趨勢本專題的高考熱點主要由兩個：一是有關(guān)摩擦力的問題，二是共點的兩個力的合成問題。本章知識經(jīng)常與牛頓定律、功和能、電磁場等內(nèi)容綜合考查。單純考查本章的題型多以選擇題為主，中等難度。三、例題精析PQF【例1】如圖所示，位于水平桌面上的物塊P質(zhì)量為2m，由跨過定滑輪的輕繩與質(zhì)量為m的物塊Q相連，從滑輪到P和到Q的兩段繩都是水平的。已知Q與P之間以及P與桌面之間的動摩擦因數(shù)都是，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計。若用一水平向右的力F拉Q使它做勻速運動，則F的大小為 （）A BC D解析 將P、Q看為一個整體，受兩繩相等的拉力F0和地面的摩擦力f及拉力F作用，做勻速運動，

3、有F=2 F0，再對Q隔離,受力分析，由平衡條件得 F= F0+由以上兩式聯(lián)立解得 F=。答案：CFAB【例2】如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿，承受彈力的最大值一定，A端用鉸鏈固定，滑輪在A點正上方（滑輪大小及摩擦均可不計），B端吊一重物。現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉（均未斷），在AB桿達到豎直前（ ）A繩子越來越容易斷B繩子越來越不容易斷CAB桿越來越容易斷DAB桿越來越不容易斷解析：因為輕桿，力的作用點在桿的一端，故桿中的作用力沿桿的方向。對B點受力分析，如圖，當(dāng)角減小時，繩中拉力減小。桿受到的壓力沿桿的方向，故桿無所謂易斷不易斷。故B項正確?！纠?】物體B放在物體

4、A上，A、B的上下表面均與斜面平行，如圖所示。兩物體恰能沿固定斜面向下做勻速運動 （ ）AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之間的摩擦力為零D，A、B之間是否存在摩擦力取決于A、B表面的性質(zhì)解析：因A、B沿固定斜面向下做勻速運動，故B受到A的摩擦力平行斜面向上，A受到B的摩擦力平行斜面向下，故B正確【例4】如圖甲所示，粗糙長木板的一端固定在鉸鏈上，木塊放在木板上，開始木板處于水平位置。當(dāng)木板向下轉(zhuǎn)動，角逐漸增大的過程中，摩擦力Ff的大小隨角變化最有可能的是圖乙中的（ ） 圖甲 圖乙解析：當(dāng)Ff為靜摩擦力時Ff = mgsin，即按正弦規(guī)律變化；當(dāng)木塊滑動后F

5、f為動摩擦力，F(xiàn)f =FN =mgcos，即按余弦規(guī)律變化。答案：B?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為。質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)，求地面對三棱柱支持力和摩擦力各為多少？(M+m)gfFN圖甲解析：選取A和B整體為研究對象，它受到重力（M+m）g，地面支持力N，墻壁的彈力F和地面的摩擦力f的作用（如圖甲所示）而處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有：N （M+m）g=0 F=f 可得N=（M+m）g NBmgF圖乙再以B為研究對象，它受到重力mg，三棱柱對它的支持力NB，墻壁對它的彈力F的作用（如圖乙所示）

6、，而處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有：NBcos=mg NBsin=F 解得F=mgtan 所以f=F=mgtan 【例6】如圖所示，兩根長為L的絕緣細(xì)絲線下端各懸掛一質(zhì)量為m，帶電量分別為+q和的小球A和B，處于場強為E，方向水平向左的勻強電場中，現(xiàn)用長度也為L的絕緣細(xì)絲線將AB拉緊，并使小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，求E的大小滿足什么條件才能實現(xiàn)上述平衡狀態(tài)解析：對A球受力分析如圖設(shè)懸點與A之間的絲線拉力為F1，AB之間絲線的拉力為F2，根據(jù)平衡條件得F1sin60°=mg qE=k +F1cos60°+F2 由以上二式得E=k +cot60°+ F20 所以，實現(xiàn)平衡狀態(tài)的

7、條件是 Ek + 【例7】有些人員，如電梯修理員、牽引專家等，常需要知道繩（或金屬線）中的張力T，可又不便到繩（或線）的自由端去測量現(xiàn)某家公司制造了一種夾在繩上的儀表（圖中B、C為該夾子的橫截面）測量時，只要如圖示那樣用一硬桿豎直向上作用在繩上的某點A，使繩產(chǎn)生一個微小偏移量a，借助儀表很容易測出這時繩對硬桿的壓力F?，F(xiàn)測得該微小偏移量為 a=12 mm，BC間的距離為 2L=250mm，繩對橫桿的壓力為 F=300N，試求繩中的張力T.解析：A點受力如圖，由平衡條件得， 當(dāng)很小時， 由幾何關(guān)系得 解得 代入數(shù)據(jù)解得 N 四、考點精煉ACBF1如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC

8、，AB邊靠在豎直墻面上，物塊與墻面間的動摩擦因數(shù)為。F是垂直于斜面BC的推力，物塊沿墻面勻速下滑，則摩擦力的大小為 （ ）A BC DABPQ2如圖所示，豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定的質(zhì)點A，在Q的正上方的P點用絲線懸掛另一質(zhì)點B， A、B兩質(zhì)點因為帶電而相互排斥，致使懸線與豎直方向成角，由于緩慢漏電使A、B兩質(zhì)點的帶電量逐漸減小。在電荷漏完之前懸線對懸點P的拉力大小 （ ） A保持不變B先變大后變小 C逐漸減小D逐漸增大 3物體M位于斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，如果將外力F撤去，則物體（ ）A會沿斜面下滑 B摩擦力方向一定變化C摩擦力變大D摩擦力變小4如圖所

9、示，斜劈ABC放在粗糙的水平地面上，在斜劈上放一重為G的物塊，物塊靜止在斜劈上，今用一豎直向下的力F作用于物塊上，下列說法正確的是 （ ）ACBFA斜劈對物塊的彈力增大B物塊所受的合力不變C物塊受到的摩擦力增大D當(dāng)力F增大到一定程度時，物體會運動5如圖所示，將一根不能伸長、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點上，一物體用動滑輪懸掛在繩子上，達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點，待整個系統(tǒng)達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點，待整個系統(tǒng)達到平衡時，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F3，不計摩擦，則（ ）A=B=<CF1 >F2 &

10、gt;F3DF1 =F2 <F36如圖所示，物體靜止于光滑水平面上，水平力F作用于物體的O點， 如果要使物體所受的合力方向沿著，應(yīng)對物體再加一個力，這個力的最小值是（ ）AFcosBFsinCFtanDFcotF7一個截面是直角三角形的木塊放在水平地面上，在斜面上放一個光滑球，球的一側(cè)靠在豎直墻上，木塊處于靜止，如圖所示。若在光滑球的最高點再施加一個豎直向下的力F，木塊仍處于靜止，則木塊對地面的壓力N和摩擦力f的變化情況是（ ）AN增大，f增大BN增大，f不變CN不變，f增大 DN不變，f不變8如圖所示，物體A、B、C疊放在水平桌面上，水平力F作用于C物體，使A、B、C以共同速度向右勻速

11、運動，且三者相對靜止，那么關(guān)于摩擦力的說法，正確的是 （ ）AC不受摩擦力作用 BB不受摩擦力作用CA受摩擦力的合力為零 D以A、B、C為整體，整體受到的摩擦力為零9如圖所示，皮帶是水平的，當(dāng)皮帶不動時，為使物體向右勻速運動而作用在物體上的水平拉力為F1；當(dāng)皮帶向左運動時，為使物體向右勻速運動而作用在物體上的水平拉力為F2，則（ ）AF1 = F2 BF1 > F2 CF1 < F2 D以上三種情況都有可能10如圖所示，由于靜摩擦力的作用，A靜止在粗糙水平面上，地面對A的支持力為N，若將A稍向右移動一點，系統(tǒng)仍保持靜止，則下列說法中正確的是 （ ）AF、N都增大 BF、N都減小 C

12、F增大，N減小 DF減小，N增大 m0mMACB11A、B、C三物塊的質(zhì)量分別為M，m和m0，作如圖所示的連接繩子不可伸長，且繩子和滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計若B隨A一起沿水平桌面做勻速運動，則可以斷定（ ）A物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為m0gB物塊A與B之間有摩擦力，大小為m0gC桌面對A，B對A，都有摩擦力，兩者方向相同，合力為mogD桌面對A，B對A，都有摩擦力，兩者方向相反，合力為m0g12某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，主要步驟是：A在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上。B用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)

13、繩，細(xì)繩的另一端系著繩套。C用兩個彈簧秤分別勾住繩套，互成角度的拉橡皮條，使橡皮條拉長，結(jié)點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)。D按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F的圖示。F比較力F和F的大小和方向，看他們是否相同，得出結(jié)論。上述步驟中：有重要遺漏的步驟的序號是_和_遺漏的內(nèi)容分別是：_和_13某研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了摩擦力之后，通過觀察沙堆的形成測出了沙粒之間的動摩擦因數(shù)。研究的過程如下：研究小組通過觀察沙堆

14、的形成過程可以發(fā)現(xiàn)，由漏斗落下的細(xì)沙總是在地面上形成一個小圓錐體，繼續(xù)下落時，細(xì)沙沿圓錐體表面下滑，當(dāng)圓錐體的母線與底面夾角達到一定角度時，細(xì)沙不再下滑，如圖所示。經(jīng)過反復(fù)實驗，研究小組得出結(jié)論：沙堆的形成與沙粒之間的動摩擦因數(shù)有關(guān)。該小組只用一把皮卷尺就測定了沙粒之間的動摩擦因數(shù)（假定最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），則：（1）該小組必須測定的物理量是_。（2）動摩擦因數(shù)與這些物理量之間的關(guān)系是_。14用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力會伸長，17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)，金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律這一發(fā)現(xiàn)為 后人對材料的研究奠定了重要基礎(chǔ)現(xiàn)有一根用

15、新材料制成的金屬桿，長為4m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計要求它受到拉力后的伸長量不超過原長的。選用同種材料制成樣品進行測試，通過測試取得數(shù)據(jù)如下：（1）請根據(jù)測試結(jié)果，推導(dǎo)出伸長量x與材料的長度L、材料的橫截面積S及拉力F之間的函數(shù)關(guān)系（形式為x=_）（2）通過對樣品的測試，求出現(xiàn)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量前提下能承受的最大拉力（寫出過程）（3）在表中把有明顯誤差的數(shù)據(jù)圈出來15密度大于液體密度的固體顆粒，在液體中豎直下沉，但隨著下沉速度變大，固體所受的阻力也變大，故下沉到一定深度后，固體顆粒就會勻速下沉。該實驗是研究球形固體顆粒在水中豎直勻速下沉的速度與哪些量有關(guān)的實驗，實驗數(shù)據(jù)的記錄

16、如下表：（水的密度為kg/m3）次序固體球的半徑r(m)固體的密度(kg/m3)勻速下沉的速度v(m/s)10.5522.2034.9541.1054.4061.6576.60（1）我們假定下沉速度與重力加速度成正比，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，你可以推得球形固體在水中勻速下沉的速度還與 有關(guān)，其關(guān)系式是 。（比例系數(shù)可用表示）（2）對勻速下沉的固體球作受力分析，固體球受到浮力（浮力大小等于排開液體的重力）、重力（球體積公式V=計算）、勻速下沉?xí)r球受到的阻力。可寫出與及的關(guān)系式為 。（分析和推導(dǎo)過程不必寫）16如圖所示，兩根相同的橡皮繩OA、OB，開始夾角為0º，在O點處打結(jié)吊一重G=50 N

17、的物體后，結(jié)點O剛好位于圓心。（1）將A、B分別沿圓周向兩邊移至A、B，使AOA=BOB=60°。欲使結(jié)點仍在圓心處，則此時結(jié)點處應(yīng)掛多重的物體?（2）若將橡皮繩換成無明顯彈性的輕繩，結(jié)點仍在圓心O，在結(jié)點處仍掛重G=50 N的重物，并保持左側(cè)輕繩在OA不動，緩慢將右側(cè)輕繩從OB沿圓周移動，當(dāng)右側(cè)輕繩移動到什么位置時右側(cè)輕繩中的拉力最??？最小值是多少？AABBO17如圖所示，木板A的質(zhì)量為m，滑塊B的質(zhì)量為M，木板A用繩拴住，繩與斜面平行，B沿傾角為的斜面在A木板下勻速下滑若M2m，A、B間以及B與斜面間的動摩擦因數(shù)相同，試求此動摩擦因數(shù)。18輕繩的兩端A、B固定在天花板上，繩能承受

18、的最大拉力為120N現(xiàn)用掛鉤將一重物掛在繩子上，結(jié)果掛鉤停在C點，如圖所示，兩端與豎直方向的夾角分別為37°和53°求：370530ACB（1）此重物的最大重力不應(yīng)超過多少? sin370=0.6；cos370=0.8（2）若將掛鉤換成一個光滑的小滑輪，重物的最大重力可達多大? F19如圖所示，在傾角為的粗糙斜面上，一個質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，且tan，求力F的取值范圍考點精煉參考答案1D（物塊ABC受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個力作用而平衡，由平衡條件不難得出摩擦力大小為，。正確答案為AD）2A（對B球進行受力分析，由

19、相似三角形法，可知A項正確。）3BD（有F時，靜摩擦力與F和mgsin的合力方向相反，無F時，靜摩擦力與mgsin的方向相反。故BD項正確。）4ABC（在斜劈上放一重為G的物塊，物塊靜止在斜劈上，應(yīng)有物塊與斜劈間的最大靜摩擦力大于或等于重力沿斜面向下的分力。用一豎直向下的力F作用于物塊上，物塊對斜劈的壓力增大，則斜劈對物塊的彈力增大，A正確；此時物塊與斜劈間的最大靜摩擦力仍大于或等于（GF）沿斜面向下的分力，物塊不可能運動，D錯誤；物塊所受的合力不變，B正確；實際靜摩擦力等于（GF）沿斜面向下的分力，物塊受到的摩擦力增大，C正確。）5BD（因為是動滑輪，繩子張力處處相等。由幾何關(guān)系可知，B正確

20、；由合力一定時，兩分力與夾角的關(guān)系知D項也正確。）6B（物體靜止，故其受力平衡，則其受力的合力方向沿方向，已知一分力的大小和方向，又知合力的方向，則可利用矢量三角形：由F矢端向做垂線，此垂線段即為的最小值）7A （此題除了正規(guī)法解出所求力的表達式進行分析外，也可以采用等效的方法，一個豎直向下的力F相當(dāng)于增加重力，來判定比較簡單。）8BC 9A 10B 11A12C；E C中未記下兩條細(xì)繩的方向；E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了O位置 13（1）測量沙堆的高度H和底面的周長s；（2）。14解：（1），其中m2/N（2）現(xiàn)有金屬桿最大伸長量cm由（1）中公式得，現(xiàn)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量前

21、提下能承受的最大拉力 代入數(shù)據(jù)解得N（3）有明顯誤差的數(shù)據(jù)是（3 m，1000 N）時的0.46 cm，應(yīng)為0.48 cm；（4 m，750 N）時的0.22 cm，應(yīng)為0.24 cm。（只要圈出來即可，不一定要寫出來。）15（1）、；（2）解析：（1）由表中數(shù)據(jù)可以看出球形固體在水中勻速下沉?xí)r的速度還與、有關(guān)，其關(guān)系式為。（2）勻速下沉?xí)r，由平衡條件可知重力等于固體球所受的浮力加球所受的阻力，所以，把固體球的質(zhì)量代入上式，結(jié)合可知。16解：（1）設(shè)OA、OB并排吊起重物時，橡皮條產(chǎn)生的彈力均為F，則它們的合力為2F，與G平衡，所以2F=G，F(xiàn)=25 N 當(dāng)AO、BO夾角為120°時，橡皮條伸長不變，故F仍為25 N，它們互成120°角，合力的大小等于F，即應(yīng)掛G=25 N的重物。 （2）以結(jié)點O為對象，受三個力作用，重物對結(jié)點向下的拉力G，大小