高考物理專題復(fù)習(xí)學(xué)案物體的受力和平衡

學(xué)習(xí)必備歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載2013屆高考物理專題復(fù)習(xí)精品學(xué)案―――物體的受力和平衡課時(shí)安排：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1．通過(guò)受力分析，深化對(duì)力的概念的認(rèn)識(shí)，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(wèn)題本講重點(diǎn)：受力分析、平衡條件的應(yīng)用本講難點(diǎn)：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(diǎn)有：滑動(dòng)摩擦、靜摩擦、動(dòng)摩擦因數(shù)；形變、彈性、胡克定律；力的合成和分解?！洞缶V》對(duì)“滑動(dòng)摩擦、靜摩擦、動(dòng)摩擦因數(shù)，形變、彈性、胡克定律”等考點(diǎn)均為Ⅰ類要求；對(duì)“力的合成和分解”為Ⅱ類要求。力是物理學(xué)的基礎(chǔ)，是高考必考內(nèi)容。其中對(duì)摩擦力、胡克定律的命題幾率較高。主要涉及彈簧類問(wèn)題、摩擦力等，通過(guò)連接體、疊加體等形式進(jìn)行考查。力的合成與分解、摩擦力的概念及變化規(guī)律是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)。二、命題趨勢(shì)本專題的高考熱點(diǎn)主要由兩個(gè)：一是有關(guān)摩擦力的問(wèn)題，二是共點(diǎn)的兩個(gè)力的合成問(wèn)題。本章知識(shí)經(jīng)常與牛頓定律、功和能、電磁場(chǎng)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(guò)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(dòng)摩擦因數(shù)都是，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)。若用一水平向右的力F拉Q使它做勻速運(yùn)動(dòng)，則PQFA．B．C．D．解析將P、Q看為一個(gè)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(yùn)動(dòng)，有F=2F0－，再對(duì)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(diǎn)正上方（滑輪大小及摩擦均可不計(jì)），B端吊一重物?，F(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FABA．繩子越來(lái)越容易斷B．繩子越來(lái)越不容易斷C．AB桿越來(lái)越容易斷D．AB桿越來(lái)越不容易斷解析：因?yàn)檩p桿，力的作用點(diǎn)在桿的一端，故桿中的作用力沿桿的方向。對(duì)B點(diǎn)受力分析，如圖，當(dāng)θ角減小時(shí)，繩中拉力減小。桿受到的壓力沿桿的方向，故桿無(wú)所謂易斷不易斷。故B項(xiàng)正確?！纠?】物體B放在物體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(yùn)動(dòng)（）A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C．A、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(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)木板的一端固定在鉸鏈上，木塊放在木板上，開(kāi)始木板處于水平位置。當(dāng)木板向下轉(zhuǎn)動(dòng)，角逐漸增大的過(guò)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(shí)Ff=mgsin，即按正弦規(guī)律變化；當(dāng)木塊滑動(dòng)后Ff為動(dòng)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θ。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(duì)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(duì)象，它受到重力（M+m）g，(M+m)gfFN圖甲N－（M+m）g=0①F=f②可得N=（M+m）g③NBmgFθ圖乙再以B為研究對(duì)象，它受到重力mg，三棱柱對(duì)它的支持力NNBmgFθ圖乙NBcosθ=mg④NBsinθ=F⑤解得F=mgtanθ⑥所以f=F=mgtanθ⑦【例6】如圖所示，兩根長(zhǎng)為L(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)為E，方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)用長(zhǎng)度也為L(zhǎng)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(shí)現(xiàn)上述平衡狀態(tài)．解析：對(duì)A球受力分析如圖．設(shè)懸點(diǎn)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°=mg①qE=k+F1cos60°+F2②由以上二式得E=k+cot60°+③∵F2≥0④所以，實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)的條件是E≥k+⑤【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(cè)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(cè)量時(shí)，只要如圖示那樣用一硬桿豎直向上作用在繩上的某點(diǎn)A，使繩產(chǎn)生一個(gè)微小偏移量a，借助儀表很容易測(cè)出這時(shí)繩對(duì)硬桿的壓力F?，F(xiàn)測(cè)得該微小偏移量為a=12mm，BC間的距離為2L=250mm，繩對(duì)橫桿的壓力為F=300N，試求繩中的張力T解析：A點(diǎn)受力如圖，由平衡條件得，①當(dāng)很小時(shí)，②由幾何關(guān)系得③解得④代入數(shù)據(jù)解得N⑤四、考點(diǎn)精煉ACBFα1．如圖所示，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的物塊ABC，，AB邊靠在豎直墻面上，物塊與墻面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。FACBFαA．B．C．D．ABθPQ2．如圖所示，豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定的質(zhì)點(diǎn)A，在Q的正上方的P點(diǎn)用絲線懸掛另一質(zhì)點(diǎn)B，A、B兩質(zhì)點(diǎn)因?yàn)閹щ姸嗷ヅ懦?，致使懸線與豎直方向成θ角，由于緩慢漏電使A、BABθPQA．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(huì)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(shuō)法正確的是（）ACBACBFB．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(shí)，物體會(huì)運(yùn)動(dòng)5．如圖所示，將一根不能伸長(zhǎng)、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動(dòng)滑輪懸掛在繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點(diǎn)，待整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點(diǎn)，待整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為F3，不計(jì)摩擦，則（）A．==B．=<C．F1>F2>F3D．F1=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(diǎn)，如果要使物體所受的合力方向沿著，應(yīng)對(duì)物體再加一個(gè)力，這個(gè)力的最小值是（）A．FcosθB．FsinθC．FtanθD．FcotθF7．一個(gè)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(gè)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(diǎn)再施加一個(gè)豎直向下的力F，木塊仍處于靜止，則木塊對(duì)地面的壓力N和摩擦力f的變化情況是（）FA．N增大，f增大B．N增大，f不變C．N不變，f增大D．N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運(yùn)動(dòng)，且三者相對(duì)靜止，那么關(guān)于摩擦力的說(shuō)法，正確的是 （）A．C不受摩擦力作用B．B不受摩擦力作用C．A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．（）A．F1=F2B．F1>F2C．F1<F2D．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(duì)A的支持力為N，若將A稍向右移動(dòng)一點(diǎn)，系統(tǒng)仍保持靜止，則下列說(shuō)法中正確的是 （）A．F、N都增大B．F、N都減小C．F增大，N減小D．F減小，N增大m0mMACB11．A、B、C三物塊的質(zhì)量分別為M，m和mm0mMACBA．物塊A與桌面之間有摩擦力，大小為m0B．物塊A與B之間有摩擦力，大小為m0C．桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相同，合力為mogD．桌面對(duì)A，B對(duì)A，都有摩擦力，兩者方向相反，合力為m012．某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套。C．用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，互成角度的拉橡皮條，使橡皮條拉長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)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(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，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(gè)力Fˊ的圖示。F．比較力Fˊ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：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和_________②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(guò)觀察沙堆的形成測(cè)出了沙粒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。研究的過(guò)程如下：研究小組通過(guò)觀察沙堆的形成過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，由漏斗落下的細(xì)沙總是在上形成一個(gè)小圓錐體，繼續(xù)下落時(shí)，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(dá)到一定角度時(shí)，細(xì)沙不再下滑，如圖所示。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，研究小組得出結(jié)論：沙堆的形成與沙粒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān)。該小組只用一把皮卷尺就測(cè)定了沙粒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)（假定最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），則：（1）該小組必須的物理量是___________________________________________。（2）動(dòng)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(huì)伸長(zhǎng)，17世紀(jì)英國(guó)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(zhǎng)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(duì)材料的研究奠定了重要基礎(chǔ)．現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長(zhǎng)為4m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長(zhǎng)量不超過(guò)原長(zhǎng)的。選用同種材料制成樣品進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下：（1）請(qǐng)根據(jù)測(cè)試結(jié)果，推導(dǎo)出伸長(zhǎng)量x與材料的長(zhǎng)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(guò)對(duì)樣品的測(cè)試，求出現(xiàn)有金屬桿在不超過(guò)設(shè)計(jì)要求伸長(zhǎng)量前提下能承受的最大拉力．（寫出過(guò)程）（3）在表中把有明顯誤差的數(shù)據(jù)圈出來(lái)．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(huì)勻速下沉。該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄如下表：（水的密度為kg/m3）次序固體球的半徑r(m)固體的密度ρ(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(shí)驗(yàn)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(duì)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(kāi)液體的重力）、重力（球體積公式V=計(jì)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(guò)程不必寫）16．如圖所示，兩根相同的橡皮繩OA、OB，開(kāi)始夾角為0o，在O點(diǎn)處打結(jié)吊一重G=50N的物體后，結(jié)點(diǎn)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(diǎn)仍在圓心處，則此時(shí)結(jié)點(diǎn)處應(yīng)掛多重的物體?（2）若將橡皮繩換成無(wú)明顯彈性的輕繩，結(jié)點(diǎn)仍在圓心O，在結(jié)點(diǎn)處仍掛重G=50N的重物，并保持左側(cè)輕繩在OA＇不動(dòng)，緩慢將右側(cè)輕繩從OB＇沿圓周移動(dòng)，當(dāng)右側(cè)輕繩移動(dòng)到什么位置時(shí)右側(cè)輕繩中的拉力最小？最小值是多少？AAA′BB′O17．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θ的斜面在A木板下勻速下滑．若M＝2m，A、B間以及B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，試求此動(dòng)摩擦因數(shù)μ。18．輕繩的兩端A、B固定在天花板上，繩能承受的最大拉力為120N．現(xiàn)用掛鉤將一重物掛在繩子上，結(jié)果掛鉤停在C點(diǎn)，如圖所示，兩端與豎直方向的夾角分別為37°和53°．求：370530AC370530ACB（2）若將掛鉤換成一個(gè)光滑的小滑輪，重物的最大重力可達(dá)多大?F?19．如圖所示，在傾角為θ的粗糙斜面上，一個(gè)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且μ＜tanθ，求力FF?考點(diǎn)精煉參考答案1．D（物塊ABC受到重力、墻的支持力、摩擦力及推力四個(gè)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）2．A（對(duì)B球進(jìn)行受力分析，由相似三角形法，可知A項(xiàng)正確。）3．BD（有F時(shí)，靜摩擦力與F和mgsinθ的合力方向相反，無(wú)F時(shí)，靜摩擦力與mgsinθ的方向相反。故BD項(xiàng)正確。）4．ABC（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(duì)斜劈的壓力增大，則斜劈對(duì)物塊的彈力增大，A正確；此時(shí)物塊與斜劈間的最大靜摩擦力仍大于或等于（G＋F）沿斜面向下的分力，物塊不可能運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤；物塊所受的合力不變，B正確；實(shí)際靜摩擦力等于（G＋F）沿斜面向下的分力，物塊受到的摩擦力增大，C正確。）5．BD（因?yàn)槭莿?dòng)滑輪，繩子張力處處相等。由幾何關(guān)系可知，B正確；由合力一定時(shí)，兩分力與夾角的關(guān)系知D項(xiàng)也正確。）6．B（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）7．A（此題除了正規(guī)法解出所求力的表達(dá)式進(jìn)行分析外，也可以采用等效的方法，一個(gè)豎直向下的力F相當(dāng)于增加重力，來(lái)判定比較簡(jiǎn)單。）8．BC9．A10．B11．A12．①C；E②C中未記下兩條細(xì)繩的方向；E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了O位置13．（1）測(cè)量沙堆的高度H和底面的周長(zhǎng)s；（2）。14．解：（1），其中m2/N（2）現(xiàn)有金屬桿最大伸長(zhǎng)量cm由（1）中公式得，現(xiàn)有金屬桿在不超過(guò)設(shè)計(jì)要求伸長(zhǎng)量前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（3m，1000N）時(shí)的0.46cm，應(yīng)為0.48cm；（4m，750N）時(shí)的0.22cm，應(yīng)為0.24cm。（只要圈出來(lái)即可，不一定要寫出來(lái)。）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(shí)，橡皮條產(chǎn)生的彈力均為F，則它們的合力為2F，與G2F=G，F(xiàn)==25N當(dāng)A′O、B′O夾角為120°時(shí)，橡皮條伸長(zhǎng)不變，故F仍為25N，它們互成120°角，合力的大小等于F，即應(yīng)掛G＇=25N的重物。（2）以結(jié)點(diǎn)O為對(duì)象，受三個(gè)力作用，重