选择题大招05 全反力的应用——2024年高考物理冲刺选择题解题大招与专项训练

选择题大招05 全反力的应用 粗糙接触面上的物体，在四个力的作用下处于静止、缓慢移动或匀速直线运动状态。 支持力N与摩擦力f的合力F。称为支持面对物体的全反力。 当f达到最大静摩擦力(高中物理中通常取最大静摩擦力等于滑动摩擦力)时，全反力与支持力之间的夹角也达到最大值φ，这个最大的夹角称为摩擦角。 由以上定义可知，摩擦角的正切值tanφ=f/N=μ。对于静摩擦的情况，全反力与支持力的夹角在0到φ之间;对于滑动摩擦的情况，全反力与支持力的夹角一定为摩擦角。由于支持面上的摩擦力与支持力是成对出现的，引入摩擦角后，可以将这对力合成为一个力，在物体的平衡态受力分析中很大程度上起到问题简化的效果。尤其是物体在四个力作用下保持动态平衡的问题中，引入摩擦角后就可以简化成我们熟悉的三力平衡问题(如:四力化三力，便可类比三个力中一恒、一定、一变的动态平衡问题进行分析)。 题型 如图所示，一质量为m的物块在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，问当拉力与水平方向夹角θ多大时，拉力F最小并求出此最小值? 将摩擦力与支持力合成为全反力，设全反力与支持力的夹角为α，由三角形法则可知，当拉力与全反力垂直时，拉力最小，如图所示 第一步:化四为三，将支持力N与摩擦力f合为全反力。 第二步:画三角形，全反力与重力和其他外力首尾相连构成矢量三角形。 第三步:三力平衡，根据平衡关系得出结论。 [例题1] 如图所示，在倾角45°的斜面上，放置一质量为m的小物块，小物块与斜面间的动摩擦因数μ，欲使小物块能静止在斜面上，应对小物块再施一力，该力最小时大小与方向应是（　　） A．mgsin15°，与水平成15°斜向右上 B．mgsin30°，竖直向上 C．mgsin75°，沿斜面向上 D．mgtan15°，水平向右 [练习1] 如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为μ，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ，则下列说法正确的是（　　） A．轻绳的合拉力大小为 B．轻绳的合拉力大小为 C．减小夹角θ，轻绳的合拉力一定减小 D．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小 [练习2] （多选）如图所示，质量为m＝5kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数μ，g取10m/s2，当物体做匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　） A．牵引力F的最小值为25N B．牵引力F的最小值为N C．最小牵引力F与水平面的夹角为45° D．最小牵引力F与水平面的夹角为30° [练习3] （多选）如图，在跨过光滑定滑轮的轻绳拉动下，木箱从距滑轮很远处沿水平地面向右匀速运动。已知木箱与地面间的动摩擦因数为，木箱始终在地面上。则整个过程中（　　） A．拉力F的大小变化情况是先减小后增大 B．拉力F的大小变化情况是先增大后减小 C．拉力F的大小变化情况是一直减小 D．木箱所受合力为零 [练习4] （多选）水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ（0＜μ＜1）．现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动．设F的方向与水平面夹角为θ，如图，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则（　　） A．F先减小后增大 B．F先增大后减小 C．F的功率减小 D．F的功率不变 [练习5] 如图，质量为3kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为，现在物体上作用一个力F，F方向与水平面成60°角，g取10m/s2，则力F为多大时，才能使物体沿水平面开始加速运动（　　） A．34.6N B．17.3N C．30N D．无论F多大都不可能实现 [练习6] 一质量为m的物块恰好静止在倾角为θ的斜面上，现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图所示．则物块（　　） A．仍处于静止状态 B．沿斜面加速下滑 C．受到的摩擦力不变 D．受到的合外力增大 [练习7] 如图所示，水平地面上固定一倾角为30°的表面粗糙的斜劈，一质量为m的小物块能沿着斜劈的表面匀速下滑，现对小物块施加一水平向右的恒力F，使它沿该斜劈表面匀速上滑，如图乙所示，则F大小应为（　　） A．mg B．mg C．mg D．mg [练习8] （多选）倾角为θ＝37°的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数μ＝0.现给A施以一水平力F，如图所示．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8），如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值可能是（　　） A．3 B．2 C．1 D．0.5 学科网（北京）股份有限公司 $$ 选择题大招05 全反力的应用 粗糙接触面上的物体，在四个力的作用下处于静止、缓慢移动或匀速直