2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用沖刺訓(xùn)練

PAGEPAGE2第二章相互作用易出錯(cuò)的4類(lèi)組合體的受力分析準(zhǔn)確地受力分析是正確解答物理問(wèn)題的前提和保證，作答前養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣，可以幫助我們減少錯(cuò)誤，還可以在分析中獲得便捷思路。而受力分析容易出錯(cuò)的問(wèn)題一般都是涉及多物體組合的情景，下面根據(jù)物理情景分4類(lèi)組合體進(jìn)行研究?；瑝K組合類(lèi)1.如下圖，在水平桌面上疊放著質(zhì)量相等的A、B兩塊木板，在木板A上放著質(zhì)量為m的物塊C，木板和物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)。A、B、C之間以及B與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，重力加速度為g，現(xiàn)用水平恒力F向右拉木板A，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是()A．不管F多大，木板B一定保持靜止B．B受到地面的摩擦力大小一定小于FC．A、C之間的摩擦力大小一定等于μmgD．A、B之間的摩擦力大小不可能等于F解析：選A以A、B、C整體為研究對(duì)象，假設(shè)整體靜止不動(dòng)，那么地面對(duì)B的靜摩擦力大小等于F，此時(shí)A、B之間的靜摩擦力大小也為F，B、D均錯(cuò)誤；假設(shè)拉力足夠大，使A、C之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，A、C之間的摩擦力大小才等于μmg，C錯(cuò)誤；因A對(duì)B的最大靜摩擦力μ(m＋M板)g小于B所受地面的最大靜摩擦力μ(m＋2M板)g，故無(wú)論F多大，木板B一定保持靜止，A正確。2.(多項(xiàng)選擇)如下圖，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板上向右滑行，木塊同時(shí)受到向右的拉力F的作用，長(zhǎng)木板處于靜止?fàn)顟B(tài)。木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，以下幾種說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mgB．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2(m＋M)gC．當(dāng)F>μ2(m＋M)g時(shí)，木板便會(huì)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)D．無(wú)論怎樣改變F的大小，木板都不可能運(yùn)動(dòng)解析：選AD由于木板靜止，所以地面給木板的靜摩擦力大小等于木塊給長(zhǎng)木板的滑動(dòng)摩擦力，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由題意易知，木板所受木塊的摩擦力小于木板所受地面的最大靜摩擦力，木板會(huì)不會(huì)動(dòng)，完全取決于木板的受力，故木板不可能運(yùn)動(dòng)，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。3.(多項(xiàng)選擇)如下圖，質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在水平面上，a受到斜向上與水平方向成θ角的力作用，b受到斜向下與水平方向成θ角的力作用，兩力大小均為F，兩木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，那么()A．a(chǎn)、b之間一定存在靜摩擦力B．b與水平之間一定存在靜摩擦力C．b對(duì)a的支持力一定小于mgD．水平面對(duì)b的支持力一定大于2mg解析：選AC對(duì)a受力分析，a受重力、支持力、拉力而處于平衡，由于F有水平方向的分力，故a有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故a一定受到b向左的摩擦力，故A正確；對(duì)整體受力分析可知，整體受重力、支持力、兩個(gè)拉力，將拉力沿水平和豎直方向分解可知，其水平分量相等，故整體在水平方向受力平衡，故水平面對(duì)b沒(méi)有摩擦力，B錯(cuò)誤；F向上的分量使a受到的支持力小于重力，故C正確；豎直方向，兩分力的分量相互抵消，故b受水平面的支持力等于2mg，故D錯(cuò)誤。[題后悟通](1)在分析物體間的摩擦力大小時(shí)應(yīng)先分清是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力，只有滑動(dòng)摩擦力才可利用Ff＝μFN計(jì)算大小。(2)只有物體間的靜摩擦力到達(dá)最大靜摩擦力時(shí)物體間才可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。如第1題中，B與地面間的靜摩擦力最大為μ(m＋M板)g，達(dá)不到B與地面間的最大靜摩擦力μ(m＋2M板)g，故B木塊與斜面組合類(lèi)4.如下圖，質(zhì)量為m的硬紙面字典A對(duì)稱(chēng)跨放在硬紙面的書(shū)本B上。將書(shū)本B的一端緩慢抬高至字典剛要滑動(dòng)，此時(shí)書(shū)脊與水平面的夾角為θ。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．B對(duì)A的作用力為零B．B的一個(gè)側(cè)面對(duì)A的彈力為mgcosθC．B對(duì)A的最大靜摩擦力的合力為mgsinθD．A受到三個(gè)力的作用解析：選C字典A受重力、兩側(cè)面的彈力、兩側(cè)面的靜摩擦力，共五個(gè)力的作用，由平衡條件可知，A受兩側(cè)面的最大靜摩擦力的合力為mgsinθ，B對(duì)A的作用力等于mg，選項(xiàng)C正確，A、D錯(cuò)誤；A受兩側(cè)面的彈力的合力為mgcosθ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。5.如下圖，光滑斜面固定于水平面，滑塊A、B疊放后一起沖上斜面，且始終保持相對(duì)靜止，A上外表水平，那么在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，B受力的示意圖為()解析：選A滑塊A、B一起沖上光滑斜面，以A、B為整體研究，整體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度沿斜面向下，a＝gsinθ，由于B的加速度方向沿斜面向下，根據(jù)牛頓第二定律知，B受的合力沿斜面向下，那么B一定受到水平向左的摩擦力以及重力和支持力，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。6.如下圖，物體B疊放在物體A上，A、B的質(zhì)量均為m，且上、下外表均與斜面平行，它們以共同速度沿傾角為θ的固定斜面C勻速下滑，那么()A．A、B間沒(méi)有靜摩擦力B．A受到B的靜摩擦力方向沿斜面向上C．A受到斜面的滑動(dòng)摩擦力大小為2mgsinθD．A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanθ解析：選C當(dāng)A、B以共同速度沿傾角為θ的固定斜面C勻速下滑時(shí)，A受到斜面的滑動(dòng)摩擦力大小為2mgsinθ，C正確；A對(duì)B的靜摩擦力等于B的重力沿斜面方向的分力，A錯(cuò)誤；由牛頓第三定律，A受到B的靜摩擦力方向沿斜面向下，B錯(cuò)誤；A與B的摩擦力是靜摩擦力，故不能確定A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，D錯(cuò)誤。7．(多項(xiàng)選擇)(2022·臨汾調(diào)研)如下圖，傾角為θ的斜面c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行。在a中的沙子緩慢流出的過(guò)程中，a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么()A．b對(duì)c的摩擦力一定減小B．b對(duì)c的摩擦力方向可能平行斜面向上C．地面對(duì)c的摩擦力方向一定向右D．地面對(duì)c的摩擦力一定減小解析：選BD假設(shè)mag>mbgsinθ，那么b對(duì)c的摩擦力平行于斜面向上，且隨a中的沙子緩慢流出，b對(duì)c的摩擦力減??；假設(shè)mag<mbgsinθ，那么b對(duì)c的摩擦力平行于斜面向下，且隨a中的沙子緩慢流出，b對(duì)c的摩擦力增大，A錯(cuò)誤，B正確；以b、c為整體受力分析，應(yīng)用平衡條件可得：地面對(duì)c的摩擦力方向一定水平向左，且Ff＝magcosθ，隨ma的減小而減小，C錯(cuò)誤，D正確。[題后悟通](1)物體剛要沿斜面滑動(dòng)時(shí)仍處于平衡狀態(tài)，沿斜面方向所受的合力仍為零，如第4題的C選項(xiàng)。(2)物體保持平衡態(tài)，平衡條件是所受合力為0，未知力必與其他力的合力反向等值；物體處于勻變速狀態(tài)，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律F合＝ma求解。(3)巧用牛頓第三定律的相互性，在判斷某些“疑難雜癥〞力時(shí)非常方便。桿與球(環(huán))組合類(lèi)8．(2022·蘇北三市聯(lián)考)如下圖，一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的小環(huán)套在傾角為37°的光滑固定直桿上，為使小環(huán)能夠靜止不動(dòng)，需對(duì)它施加一個(gè)水平拉力F。重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6。那么F的大小和方向分別是()A．7.5N，水平向左 B．7.5N，水平向右C．13.3N，水平向左 D．13.3N，水平向右解析：選A對(duì)小環(huán)受力分析，根據(jù)平衡知識(shí)可知：F＝mgtan37°＝10×eq\f(3,4)N＝7.5N，方向水平向左，應(yīng)選A。9．(2022·山西質(zhì)量監(jiān)測(cè))如下圖，質(zhì)量為m的小球套在豎直固定的光滑圓環(huán)上，輕繩一端固定在圓環(huán)的最高點(diǎn)A，另一端與小球相連。小球靜止時(shí)位于環(huán)上的B點(diǎn)，此時(shí)輕繩與豎直方向的夾角為60°，那么輕繩對(duì)小球的拉力大小為()A.eq\f(\r(3),2)mg B．mgC.eq\r(3)mg D．2mg解析：選B小球B受到豎直向下的重力mg，沿BA方向的拉力和沿OB方向的支持力，兩兩夾角為120°，由幾何知識(shí)易知，輕繩對(duì)小球的拉力大小為mg，B項(xiàng)正確。10.質(zhì)量不計(jì)的棒AB的一端A固定于水平地面，可繞A點(diǎn)無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，B端靠在物體C上，物體C靠在光滑的豎直墻上，如下圖。假設(shè)在物體C上再放一個(gè)小物體，整個(gè)裝置仍保持平衡，那么B端與物體C之間的彈力大小將()A．變大 B．變小C．不變 D．無(wú)法確定解析：選A對(duì)物體C受力分析如下圖，有G＝FN2cosα，所以當(dāng)在物體C上再放一個(gè)小物體，相當(dāng)于G增大，那么FN2增大。應(yīng)選A。11.(2022·沈陽(yáng)四校聯(lián)考)如下圖，一輕桿兩端分別固定著質(zhì)量為mA和mB的兩個(gè)小球A和B(可視為質(zhì)點(diǎn))。將其放在一個(gè)直角形光滑槽中，輕桿與槽右壁成α角，槽右壁與水平地面成θ角時(shí)，兩球剛好能平衡，且α≠θ，那么A、B兩球質(zhì)量之比為()A.eq\f(sinα·cosθ,cosα·sinθ)B.eq\f(cosα·cosθ,sinα·sinθ)C.eq\f(cosα·sinθ,sinα·cosθ)D.eq\f(sinα·sinθ,cosα·cosθ)解析：選D設(shè)桿對(duì)A球的力為FA，對(duì)B球的力為FB，那么FA＝FB，對(duì)A球在沿槽方向應(yīng)用平衡條件得FAsinα＝mAgcosθ，對(duì)B球在沿槽方向應(yīng)用平衡條件得FBcosα＝mBgsinθ，聯(lián)立可得兩球的質(zhì)量之比為eq\f(sinα·sinθ,cosα·cosθ)，D正確。12．(2022·泰安檢測(cè))如下圖，一小車(chē)上有一個(gè)固定的水平橫桿，左邊固定一輕桿且與豎直方向成θ角，輕桿下端連接一質(zhì)量為m的小球P。橫桿右邊用一根細(xì)線(xiàn)吊一相同的小球Q。當(dāng)小車(chē)沿水平面做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角保持為α。θ<α，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．小車(chē)一定向右做勻加速運(yùn)動(dòng)B．輕桿對(duì)小球P的彈力沿輕桿方向C．小球P受到的合力大小為mgtanθD．小球Q受到的合力大小為mgtanα解析：選D對(duì)細(xì)線(xiàn)吊著的小球Q研究，小球Q與小車(chē)具有共同的水平方向的加速度，故小球Q受到的合外力方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律，得mgtanα＝ma，得到a＝gtanα，加速度向右，小車(chē)可能向右加速，也可能向左減速，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)小球P研究，小球P也具有水平向右的加速度a＝gtanα，設(shè)輕桿對(duì)小球P的彈力與豎直方向的夾角為β，由牛頓第二定律，得mgtanβ＝ma，得到β＝α>θ，那么輕桿對(duì)小球P的彈力方向與細(xì)線(xiàn)方向平行，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知F＝ma＝mgtanα，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。[題后悟通](1)假設(shè)小球套在桿或環(huán)上，那么桿或環(huán)對(duì)小球的彈力一定垂直于桿或沿環(huán)在此點(diǎn)的半徑方向。(2)假設(shè)小球固定在桿上，那么桿對(duì)小球的彈力是拉力還是壓力，方向是否沿桿的方向都具有不確定性，要根據(jù)題目條件具體分析。(3)一端用鉸鏈連接的桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，其兩端對(duì)桿作用力的方向一定沿桿方向。有質(zhì)量的繩、含彈簧的組合類(lèi)13．(2022·新泰三模)粗細(xì)均勻的電線(xiàn)架在A、B兩根電線(xiàn)桿之間。由于熱脹冷縮，電線(xiàn)在夏、冬兩季呈現(xiàn)如下圖的兩種形狀，假設(shè)電線(xiàn)桿始終處于豎直狀態(tài)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．冬季，電線(xiàn)對(duì)電線(xiàn)桿的拉力較大B．夏季，電線(xiàn)對(duì)電線(xiàn)桿的拉力較大C．夏季與冬季，電線(xiàn)對(duì)電線(xiàn)桿的拉力一樣大D．夏季，電線(xiàn)桿對(duì)地面的壓力較大解析：選A以整條電線(xiàn)為研究對(duì)象，受力分析如下圖，由共點(diǎn)力的平衡條件知，兩電線(xiàn)桿對(duì)電線(xiàn)的彈力的合力與其重力平衡，由幾何關(guān)系得：Fcosθ＝eq\f(mg,2)，即：F＝eq\f(mg,2cosθ)。由于夏季氣溫較高，電線(xiàn)的體積會(huì)膨脹，兩電線(xiàn)桿正中部位電線(xiàn)下墜的距離h變大，那么電線(xiàn)在桿上固定處的切線(xiàn)方向與豎直方向的夾角θ變小，故eq\f(mg,2cosθ)變小，所以?xún)呻娋€(xiàn)桿處的電線(xiàn)拉力與冬季相比是變小。電線(xiàn)桿上的電線(xiàn)的質(zhì)量一定，受力平衡，夏季、冬季電線(xiàn)桿對(duì)地面的壓力相等。所以選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確。14.(2022·銀川模擬)如下圖，輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m＝1kg的小物塊上，另一端固定在墻上。物塊在斜面上靜止時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角為37°，斜面傾角θ＝37°，斜面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，斜面固定不動(dòng)。設(shè)小物塊與斜面間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．小物塊可能只受三個(gè)力B．彈簧彈力大小一定等于4NC．彈簧彈力大小可能等于5ND．斜面對(duì)物塊支持力可能為零解析：選C由于μmgcos37°＝4N，mgsin37°＝6N，故μmgcos37°＜mgsin37°，假設(shè)不受彈簧的壓力那么小物塊不可能靜止，故小物塊一定受彈簧的壓力，還受重力、斜面支持力和靜摩擦力共四個(gè)力的作用而平衡，A錯(cuò)誤；假設(shè)要小物塊靜止，μ(mgcos37°＋FN)≥6N，解得FN≥4N，故B錯(cuò)誤，C正確；由于小物塊此時(shí)受到的摩擦力大小等于其重力沿斜面向下的分力，不可能為零，所以斜面對(duì)小物塊的支持力不可能為零，D錯(cuò)誤。15.(2022·河北正定中學(xué)檢測(cè))兩個(gè)中間有孔質(zhì)量為M的小球A、B用一輕彈簧相連，套在水平光滑橫桿上。兩個(gè)小球下面分別連一輕彈簧。兩輕彈簧下端系在一質(zhì)量為m的小球C上，如下圖。3根輕彈簧的勁度系數(shù)都為k,3根輕彈簧剛好構(gòu)成一等邊三角形。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．水平橫桿對(duì)質(zhì)量為M的小球的支持力為Mg＋mgB．連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的彈力為eq\f(mg,3)C．連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(\r(3),3k)mgD．套在水平光滑橫桿上的輕彈簧的形變量為eq\f(\r(3),3k)mg解析：選C對(duì)整體進(jìn)行受力分析得，水平橫桿對(duì)質(zhì)量為M的小球的支持力FN＝eq\f(1,2)×(2M＋m)g，A錯(cuò)誤；對(duì)小球C受力分析，設(shè)輕彈簧的彈力為F，那么2Fcos30°＝mg，那么F＝eq\f(\r(3),3)mg，B錯(cuò)誤；連接質(zhì)量為m的小球的輕彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(\r(3),3k)mg，C正確；再對(duì)A受力分析，設(shè)水平輕彈簧的彈力為F′，那么Fcos60°＝F′，故水平輕彈簧的形變量為