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1、2022年高考物理 考前30天之備戰(zhàn)沖刺押題系列Ⅰ 專題1 力和物體的平衡
一、xx大綱解讀
二、重點剖析
本專題重點有:
三、考點透視
1.力是物體間的相互作用,力是矢量,力的合成和分解。
例1.如圖1-2所示是山區(qū)村民用斧頭劈柴的剖面圖,圖中BC邊為斧頭背,AB、AC邊是斧頭的刃面。要使斧頭容易劈開木柴,則( )
A.BC邊短一些,AB邊也短一些
B.BC邊長一些,AB邊短一些
C.BC邊短一些,AB邊長一些
D.BC邊長一些,AB邊也長一些
解析:設(shè)斧頭所受的重力與向下的壓力的合力為F,按照力的作用效果將力F分解為F1和F2如圖1-3所示。由幾何關(guān)系可
2、知: ,所以。顯然BC邊越短,AB邊越長,越容易劈開木柴。
答案:C。
開始用一恒力F沿斜面方向拉物塊A 使之向上運(yùn)動,求從開始到物塊B 剛要離開C時物塊A 的位移d。(重力加速度為g)。
3.靜摩擦 最大靜摩擦 滑動摩擦 滑動摩擦定律
例3.如圖1-5所示,位于水平桌面上的物塊P,由跨過定滑輪的輕繩與物塊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μ,兩物塊的質(zhì)量都是m,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P使它做勻速運(yùn)動,則F的大小為( )
A.4μmg B.3μmg
C.2
3、μmg D.μmg
答案:A
點撥:當(dāng)兩物體間相對滑動時產(chǎn)生的摩擦為滑動摩擦,其方向與兩者間的相對運(yùn)動方向相反,大小與該接觸面的正壓力成正比。
4. 滑動摩擦定律和多物體參與平衡問題
例4.如圖1-7所示, 一固定斜面上兩個質(zhì)量相同的小物塊A和B緊挨著勻速下滑, A與B的接觸面光滑. 已知A與斜面之間的動摩擦因數(shù)是B與斜面之間動摩擦因數(shù)的2倍, 斜面傾角為α. B與斜面之間的動摩擦因數(shù)是
A. B. C. D.
點撥:把小物塊A和B看做整體,進(jìn)行受力分析,然后抓住整體受力特點,根據(jù)滑動摩擦定律寫出AB整體受到的摩擦力大小,列平衡方程,是突破多物體
4、參與的平衡問題的關(guān)鍵,這類題能很好考查考生基礎(chǔ)知識的掌握與基本能力,復(fù)習(xí)時應(yīng)引起注意。
5.共點力作用下物體的平衡
例5.如圖1-7所示,在傾角為θ的固定光滑斜面上,質(zhì)量為m的物體受外力F1和F2的作用,F(xiàn)1方向水平向右,F(xiàn)2方向豎直向上。若物體靜止在斜面上,則下列關(guān)系正確的是( )
A.F1sinθ+F2cosθ=mg sinθ,F(xiàn)2≤mg
B.F1cosθ+F2sinθ=mg sinθ,F(xiàn)2≤mg
C.F1sinθ-F2cosθ=mg sinθ,F(xiàn)2≤mg
D.F1cosθ-F2sinθ=mg sinθ,F(xiàn)2≤mg
6.平衡問題中的臨界問題
例6.在機(jī)械設(shè)計中常用到
5、下面的力學(xué)原理,如圖1-9所示,只要使連桿AB與滑塊m所在平面間的夾角θ大于某個值,那么,無論連桿AB對滑塊施加多大的作用力,都不可能使之滑動,且連桿AB對滑塊施加的作用力越大,滑塊就越穩(wěn)定,工程力學(xué)上稱這為“自鎖”現(xiàn)象。為使滑塊能“自鎖”θ應(yīng)滿足什么條件?(設(shè)滑塊與所在平面間的動摩擦因數(shù)為)
四、熱點分析
本專題體現(xiàn)了常見力的概念和求法,研究了力與物體的平衡狀態(tài)之間的關(guān)系,是力學(xué)乃至電磁學(xué)的重要基礎(chǔ),熟練的掌握解決各種性質(zhì)的力和物體的平衡問題方法,不僅構(gòu)筑起了處理力學(xué)問題的基本框架,培養(yǎng)考生處理物理問題的基本技能,而且還能滲透科學(xué)思想與方例1.木塊A、B分別重50 N和60 N,它們與水
6、平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25;夾在A、B之間的輕彈簧被壓縮了2cm,彈簧的勁度系數(shù)為400N/m,系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動?,F(xiàn)用F=1 N的水平拉力作用在木塊B上.如圖1-9所示.力F作用后( )
A.木塊A所受摩擦力大小是12.5 N
B.木塊A所受摩擦力大小是11.5 N
C.木塊B所受摩擦力大小是9 N
D.木塊B所受摩擦力大小是7 N
本題簡介:本題考查了胡克定律,靜摩擦,物體平衡條件。難度:較易
反思:摩擦力是高考中的一個熱點,同時也是學(xué)習(xí)中的一個難點。求解摩擦力時,首先要判斷該處是滑動摩擦還是靜摩擦,而靜摩擦力的大小由物體所受外力和運(yùn)動狀態(tài)決定的。
7、所以在解題時要特別注意的。
例2.一質(zhì)量為M的探空氣球在勻速下降,若氣球所受浮力F始終保持不變,氣球在運(yùn)動過程中所受阻力僅與速率有關(guān),重力加速度為g.現(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升,則需從氣球籃中減少的質(zhì)量為
A.2(M) B. M C. 2M D.0
反思:本題是勻速直線運(yùn)動的變力作用下的平衡問題,從題中找出物理情景從一種向另一種轉(zhuǎn)換時的聯(lián)系,向另一個過程遷移,列平衡方程就能使問題得以突破。
例3.如圖1-10所示,A、B是帶有等量的同種電荷的兩小球,它們的質(zhì)量都是m,它們的懸線長度是L,懸線上端都固定在同一點O,B球懸線豎直且被固定,A球在力的作用下,偏離B球χ的地方靜止
8、平衡,此時A受到繩的拉力為F,現(xiàn)在保持其他條件不變,用改變A球質(zhì)量的方法,使A球在距B為χ處平衡,則A球受到的繩的拉力為原來的
A.T B.2T C.4T D.8T
反思:本題涉及重力、彈力、庫侖力、庫侖定律和共點力作用下物體的平衡條件。考查學(xué)生的理解、分析、推理和綜合運(yùn)用知識的能力。這是一道學(xué)科內(nèi)綜合的試題,充分體現(xiàn)了目前理科綜合的命題特點??v觀近幾年有關(guān)力的平衡的考題,將力的合成與分解、物體的平衡條件中后續(xù)的電場力、磁場力等綜合在一起進(jìn)行考查,已經(jīng)成為一個新的命題熱點。解決本題的關(guān)鍵是正確分析先后兩種情況下小球的受力情況,再設(shè)法尋找力
9、的矢量三角形和結(jié)構(gòu)三角形的相似,利用相似三角形法求解。
五、能力突破
解析:物體相對鋼板具有向左的速度分量v1和側(cè)向的速度分量v2,故相對鋼板的合速度v的方向如圖1-13所示,滑動摩擦力的方向與v的方向相反。根據(jù)平衡條件可得: F=fcosθ=μmg
從上式可以看出:鋼板的速度V1越大,拉力F越小。
答案:C
反思:滑動摩擦力的方向總是與相對運(yùn)動方向相反。解決此類問題的關(guān)鍵是找出相對運(yùn)動方向,從而判斷出所受的滑動摩擦力的方向,方能正確求解。
反思:整體法是將兩個或者兩個以上的物體作為一個整體進(jìn)行分析的方法,而隔離法是將某個物體單獨隔離出來進(jìn)行分析的方法,整體法、隔離法是分析物
10、體平衡問題的常用方法,通常兩種方法結(jié)合使用。
例3.如圖1-16所示,在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,有兩根豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌ABCD。導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN,棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ?,F(xiàn)從t=0時刻起,給棒通以圖示方向的電流,且電流強(qiáng)度與時間成正比,即I=kt,其中k為恒量。若金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直,則在下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中,正確的是( )
例4.如圖1-17所示,重G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,在該過程中,斜面和擋板對小球的彈力的大小F1、F2各如何變化?
例5.如圖
11、19所示,帶電量分別為4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑絕緣
細(xì)桿上,相距為d,若桿上套一帶電小環(huán)C,帶電體A、B和C均可視為點電荷。
(2)若小環(huán)C帶電量為q,將小環(huán)拉離平衡位置一小位移x(|x|<
12、與接觸面積成正比,這屬于科學(xué)探究活動中的__________環(huán)節(jié)。
(2)為完成本實驗,需要自己制作木塊,他應(yīng)制作的木塊是下列選項中的_______
A.各面粗糙程度相同的正方體木塊
B.各面粗糙程度不相同的正方體木塊
C.各面粗糙程度相同,長寬高各不相等的長方體木塊
D.各面粗糙程度不相同,長寬高各不相等的長方體木塊
答案:(1) 作出假設(shè) ;(2) C (3) 乙; 乙方案中物體處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧秤的讀數(shù)就等于物體所受的摩擦力的大小。
反思:本題考查了摩擦力大小的決定因素、控制變量法的物理思想,還著重考查了學(xué)生的實驗探究能力。實驗探究是新課標(biāo)的一個重要
13、思想,值得我們注意。
六、規(guī)律整合
靜摩擦還是滑動摩擦。一般可先假設(shè)物體與接觸面之間相對靜止,由物體的狀態(tài),根據(jù)牛頓第二定律可求出為了使物體能相對靜止所需的摩擦力的大小,如果該力小于等于最大靜摩擦,則能相對靜止,否則就相對滑動。靜摩擦的計算可根據(jù)牛頓第二定律求解,滑動摩擦力的計算直接利用滑動摩擦定律。
【xx高考預(yù)測】
1.下列各實例中彈力的方向描述正確的是 ( )
A.圖甲中,地面對運(yùn)動員的彈力 B.圖乙中,彎曲的細(xì)木棍對圓木的彈力
C.圖丙中,碗對筷子的彈
14、力 D.圖丁中,路燈桿對路燈的彈力
3.如右圖所示,木塊b放在一固定斜面上,其上表面水平,木塊a放在b上。用平行于斜面向上的力F作用于a,a、b均保持靜止。則木塊b的受力個數(shù)可能是 ( )
A.2個
B.3個
C.4個
D.5個
5.如右圖甲所示,一物塊置于水平地面上。現(xiàn)用一個與豎直方向成θ角的力F拉物塊,現(xiàn)使力F沿順時針轉(zhuǎn)動,并保持物塊沿水平方向做勻速直線運(yùn)動;得到拉力F與θ變化關(guān)系圖線如右圖乙所示,根據(jù)圖中信息可知物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為
15、 ( )
A.
B.
C.
D.
D.2m
9.如右圖所示,圖形凹槽半徑R=30cm,質(zhì)量m=1kg的小物塊在沿半徑方向的輕彈簧擠壓下處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知彈簧的勁度系數(shù)k=50N/m,自由長度L=40cm,一端固定在圓心O處,彈簧與豎直方向的夾角為37°。取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。則 ( )
16、
A.物塊對槽的壓力大小是15N
B.物塊對槽的壓力大小是13N
C.槽對物塊的摩擦力大小是6N
D.槽對物塊的摩擦力大小是8N
D.OQ繩所受拉力先增大后減小
(1) (8分)某裝置截面圖如下圖所示,一截面為等腰梯形的滑槽水平放置,一截面為等腰梯形的滑塊可在槽中滑動。已知滑塊重G=20N,滑塊與滑槽底面有較小空隙,滑塊的底角θ=60°,滑塊與槽之間的動摩擦因數(shù),求要使滑塊沿著滑槽勻速滑動,需要的水平方向的作用力F的大小。
15.(12分)如下圖所示,貼著豎直墻面
17、的物體A的質(zhì)量mA=0.2kg,放在水平面上的物體B的質(zhì)量mB=1.0kg,繩和滑輪間的摩擦均不計,且繩的OB部分水平,OA部分豎直,A和B恰好一起勻速運(yùn)動。取g=10m/s2,求:
(1)物體B與桌面間的動摩擦因數(shù)?
(2)如果用水平力F向左拉B,使物體A和B做勻速運(yùn)動,需多大的拉力?
(3)若在原來靜止的物體B上放一個質(zhì)量與B物體質(zhì)量相等的物體后,物體B受到的摩擦力多大?
答案與解析:
6.【答案】B
【解析】由平衡條件可知繩中張力,對B物體分析有,。
7.【答案】C
【解析】由
18、受力分析可知,;在空中同一位置作業(yè),當(dāng)桶中的水不斷減少,α不變,重力變小,F(xiàn)1與F2同時減少;若緩慢增加懸繩的長度,α變小,重力不變,F(xiàn)1與F2同時減少。
8.【答案】C
12.【答案】(1)(2)對橫桿的壓力大小為2mg,方向豎直向下,環(huán)受到的摩擦力大小為0.75mg,方向水平向左
【解析】(1)取小球為研究對象進(jìn)行受力分析,由平衡規(guī)律得:①(1分)②(1分) 聯(lián)立解得③(1分)(2)取AB組成的系統(tǒng)為研究對象 ④(1分)⑤(1分) 由牛頓第三定律⑥(1分) 對橫桿的壓力大小為2mg,方向豎直向下(1分),環(huán)受到的摩擦力大小為0.75mg,方向水平向左(1分)。
13.
【答案】1
19、2N
【解析】滑塊在豎直平面內(nèi)受到3個力的作用,如下圖所示,由力的平衡條件可知(2分) (2分)解得:(2分) 滑塊一側(cè)受到的摩擦力(1分) 水平推力(1分)。
15.【答案】(1)μ=0.2 (2)4N (3)2N
【解析】(1)因A和B恰好一起勻速運(yùn)動,所以B受到的水平繩的拉力T與滑動摩擦力F1的大小相等,且等于A的重力mAg值。B對桌面的壓力FN等于B的重力mBg。所以有
F1=μFN(1分) FN=mBg(1分) T=F1=mAg(1分) 解得:μ=0.2(1分) (2)如果用水平力F向左拉B,使物體A和B做勻速運(yùn)動,此時水平繩的拉力T與滑動摩擦力F1的大小均不變,根據(jù)物體B水平方向的平衡由F=T+F1=2mAg=4N(4分) (3)若在原來靜止的物體B上放一個質(zhì)量與B物體質(zhì)量相等的物體后,物體B對桌面的壓力變大,受到的最大靜摩擦力將變大,但此時物體B將靜止不動,物體與桌面間的摩擦力為靜摩擦力,根據(jù)物體B和物體A的平衡可知,物體B受到的摩擦力為F1'=T=mAg=2N(4分)。