章节03 相互作用与力的平衡-【大题精做】冲刺2025年高考物理大题突破+限时集训（上海专用）

第三章 相互作用与力的平衡 本章考点： 常见力（重力、弹力、摩擦力）方向与计算 力的合成与分解（平行四边形定则） 共点力平衡条件（正交分解法） 本章重难点： 动态平衡问题（矢量三角形法、相似三角形法） 摩擦力的突变分析（静摩擦与滑动摩擦转换条件） 实验：弹簧弹力与形变量关系（胡克定律F=kx） 弹簧（2024静安一模） 在弹性限度内的弹簧能恢复原状，且弹簧的弹力大小与形变量间的关系较简洁，弹簧在人们的生产生活中应用广泛。 （2024静安一模）某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 (1)某次测量，弹簧下端的指针在刻度尺的位置如图甲所示，指针示数为__________cm。 (2)该同学将弹簧置于水平桌面测量出弹簧原长，接着竖直悬挂添加钩码进行多次实验，描绘的弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系图线如图乙所示，图线的横截距不为零，主要原因是_____________________________________________。 (3)如图丙所示，该同学把两根弹簧连接起来探究。在弹性限度内，将钩码逐个挂在弹簧下端，多次实验，记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数LA和LB，由实验数据__________（选涂：A.“能” B.“不能”）得出弹簧Ⅱ的劲度系数，理由是_________________________________________________________________________。 甲 乙 丙 O x/cm F/N 【参考答案】（1）15.95（15.91～15.99均可，有效位数要正确） （2）弹簧自身的重力使弹簧发生了伸长形变。 （3）A；由（LB－LA）可得每次实验弹簧Ⅱ的长度，减去弹簧Ⅱ的原长可得形变量x2，作出F-x2图像，可得劲度系数。 【解题思路】（1）弹簧测力计或刻度尺需要估读一位。 （2）同学将弹簧置于水平桌面测量其原长，导致弹簧竖直时，由于自身重力的作用，使得弹簧“原长”增大，故当未加钩码时（F=0），弹簧形变量x不为零，F-x图像横截距不为零。 （3）根据胡克定律，想要得出弹簧Ⅱ的劲度系数，需要知道弹簧II的形变量x2与弹力F2。其中x2=LB－LA，弹力F2等于所挂钩码的重力。两者皆可得出，故能得出弹簧Ⅱ的劲度系数。 荡秋千（2024闵行一模） 荡秋千是中华传统游戏竞技项目，常在节日庆典举行比赛，如图甲，深受各族人民的喜爱。现在荡秋千已成为儿童的专项活动，常见于校园操场旁或公园中，如图乙。 图甲 图乙 一种荡秋千的方式如图丙，小朋友坐姿基本不变，大人用水平力F缓慢将秋千由最低点O点拉至图示B点再由静止释放。在B点时秋千绳与竖直方向的夹角为θ，C点为左端最高点，忽略秋千绳的质量和空气阻力，重力加速度为g。 B O C 图丙 （2024闵行一模）大人缓慢拉秋千的过程中，秋千绳上的拉力大小如何变化____________。（选填：A．变小 B．不变 C．变大） 【参考答案】（1）C 【解题思路】“大人用水平力F缓慢将秋千由最低点O点拉至图示B点再由静止释放”，此过程可认为秋千处于动态平衡。由于大人对秋千的力是水平方向，故秋千绳上拉力T的竖直分量Tcosθ与秋千和小朋友的重力mg平衡，即Tcosθ=mg，秋千由最低点O点拉至图示B点，θ变大，cosθ变小，故T变大。 无线充电宝（2024虹口一模） 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端（手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 （2024虹口一模）某款无线充电宝具有磁吸功能，将手机倒吸在充电宝上也不会脱落，如图所示，则充电宝对手机产生___________个力的作用，增大手机屏幕与水平方向的夹角α，充电宝对手机的合力_____________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【参考答案】3，不变 【解题思路】对手机受力分析，受到重力、弹力、摩擦力和充电宝对手机的磁力。其中除重力外，其余3个均为充电宝对手机的作用力。当手机屏幕与水平方向的夹角α增大时，手机仍静止，充电宝对手机的（弹力、摩擦力、磁力）合力仍与重力平衡，不变。 （2024宝山二模）如图所示，一辆自行车在水平路面上，设自行车被骑行时地面对后轮的摩擦力为Ff1，自行车被推行时地面对后轮的摩擦力为Ff2，则 A．Ff1向左，Ff2向右 B．Ff1向右，Ff2向左 C．Ff1和Ff2都向右 D．Ff1和Ff2都向左 【参考答案】B 【解题思路】骑行时，地面对后轮的摩擦力是自行车前进的动力，方向向右。推行时，地面对后轮摩擦力是阻力，产生了后轮转动的效果，方向向左。 （2024金山二模）足球运动深受广大民众喜爱。已知足球质量m＝0.4kg。如图，运动员将足球从地面上以速度v踢出，足球恰好水平击中高为h的球门横梁。 （1）足球在向斜上方飞行过程中，下列能表示足球所受合外力方向的是（ ） A B C D 【参考答案】B 【解题思路】足球在斜向上飞行过程中，受到了竖直向下的重力以及与相对运动（斜向上）方向相反的空气阻力，方向斜向左下，二力合成合力方向向左下，故选B。 （2024黄浦二模）如图（a）为救灾工作中消防员从顶楼直降到某一楼层的瞬间，如图（b）所示O点为轻绳悬挂点且保持固定，脚与竖直墙接触点为A，人的重心在B，A与B中间部分可简化为轻杆。初始时，消防员在缓慢下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角均保持不变。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________，轻绳上拉力大小的变化规律是___________。（均选择：A．“逐渐减小” B．“逐渐增大” C．“先减小后增大”） 【参考答案】A；B 【解题思路】研究B点的受力情况，由于AB为轻杆，所以AB间的弹力沿杆方向。对B点受力分析，受到了竖直向下的重力、沿杆的弹力以及沿绳方向的拉力，三力平衡。根据矢量三角形，作图可得杆弹力变小，绳子拉力变大。 （2024普陀二模）某同学静止站在水平地面上放风筝（风筝的重力不能忽略），他缓慢释放拉风筝的细线，风筝先后经过同一竖直线上的a、b两点，如图所示。若风筝在a、b两点时，细线对风筝的拉力大小相等 （1）风筝在a、b两点受到空气对其的作用力大小分别为Fa、Fb，则 A．Fa＞Fb B．Fa＝Fb C．Fa＜Fb （2）风筝在a、b两点受到空气对其的作用力方向与竖直方向的夹角分别为θa、θb，则 A．θa＞θb B．θa＝θb C．θa＜θb 【参考答案】（1）C （2）A 【解题思路】对风筝为研究对象，受到重力、拉力、空气对其作用力且处于平衡状态。其中空气对其作用力包括风力以及浮力等，本题不需要分开研究。在重力大小方向不变，细线拉力大小不变，且两个力夹角变小时，合力变大，且合力与竖直方向夹角变小。所以空气对其作用力大小变大，与竖直夹角变小。 （2024宝山二模）如图所示，游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正以匀速直线运动的方式向前游动，他的双手对浮板施加的力（ ） A．水平向前 B．竖直向下 C．向前偏斜向上 D．向前偏斜向下 【参考答案】D 【解题思路】本题以浮板为研究对象，处于受力平衡状态。浮板受到了重力、浮力、手对其施加的力以及水对其的阻力。所以手施加的力有一个向下的分量用于平衡重力浮力合力，还有一个向右的分量平衡水的阻力。方向向前偏下选D。 （2024闵行二模）高空绸吊是一种高难度杂技节目。杂技运动员借助长长的绸带和身体控制技巧，在空中完成精彩的表演。 图（a） 1．（1）如图（a），运动员用两根悬于同一点的绸带摆出漂亮的一字马造型，若两根绸带之间的夹角为，运动员的质量为m，重力加速度为g，单根绸带的拉力大小为 ； （2）若减小两绸带的夹角，则两绸带对运动员的作用力大小 A．增大 B．减小 C．不变 【参考答案】1、 ；2、C 【解题思路】以人为研究对象，受到两根绸带的拉力以及重力，三力平衡。可以根据正交分解进行求解，或者根据矢量三角形为等腰三角形，做高后求解可得。当夹角变化时，可得每根绸带的拉力大小发生变化，但两绸带的合作用力始终与重力平衡，大小不变，故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 相互作用与力的平衡 本章考点： 常见力（重力、弹力、摩擦力）方向与计算 力的合成与分解（平行四边形定则） 共点力平衡条件（正交分解法） 本章重难点： 动态平衡问题（矢量三角形法、相似三角形法） 摩擦力的突变分析（静摩擦与滑动摩擦转换条件） 实验：弹簧弹力与形变量关系（胡克定律F=kx） 弹簧（2024静安一模） 在弹性限度内的弹簧能恢复原状，且弹簧的弹力大小与形变量间的关系较简洁，弹簧在人们的生产生活中应用广泛。 （2024静安一模）某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 (1)某次测量，弹簧下端的指针在刻度尺的位置如图甲所示，指针示数为__________cm。 (2)该同学将弹簧置于水平桌面测量出弹簧原长，接着竖直悬挂添加钩码进行多次实验，描绘的弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系图线如图乙所示，图线的横截距不为零，主要原因是_____________________________________________。 (3)如图丙所示，该同学把两根弹簧连接起来探究。在弹性限度内，将钩码逐个挂在弹簧下端，多次实验，记录钩码总重力及相应的指针A、B的示数LA和LB，由实验数据__________（选涂：A.“能” B.“不能”）得出弹簧Ⅱ的劲度系数，理由是_________________________________________________________________________。 甲 乙 丙 O x/cm F/N 荡秋千（2024闵行一模） 荡秋千是中华传统游戏竞技项目，常在节日庆典举行比赛，如图甲，深受各族人民的喜爱。现在荡秋千已成为儿童的专项活动，常见于校园操场旁或公园中，如图乙。 图甲 图乙 一种荡秋千的方式如图丙，小朋友坐姿基本不变，大人用水平力F缓慢将秋千由最低点O点拉至图示B点再由静止释放。在B点时秋千绳与竖直方向的夹角为θ，C点为左端最高点，忽略秋千绳的质量和空气阻力，重力加速度为g。 B O C 图丙 （2024闵行一模）大人缓慢拉秋千的过程中，秋千绳上的拉力大小如何变化____________。（选填：A．变小 B．不变 C．变大） 无线充电宝（2024虹口一模） 无线充电宝是一种无线移动电源，在发送端（充电宝）和接收端（手机）各有一个线圈。工作时，发送端的线圈中通有高频变化的电流，两者彼此靠近时，就可以将充电宝中的电能传送到被充电的手机里。 （2024虹口一模）某款无线充电宝具有磁吸功能，将手机倒吸在充电宝上也不会脱落，如图所示，则充电宝对手机产生___________个力的作用，增大手机屏幕与水平方向的夹角α，充电宝对手机的合力_____________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2024宝山二模）如图所示，一辆自行车在水平路面上，设自行车被骑行时地面对后轮的摩擦力为Ff1，自行车被推行时地面对后轮的摩擦力为Ff2，则 A．Ff1向左，Ff2向右 B．Ff1向右，Ff2向左 C．Ff1和Ff2都向右 D．Ff1和Ff2都向左 （2024金山二模）足球运动深受广大民众喜爱。已知足球质量m＝0.4kg。如图，运动员将足球从地面上以速度v踢出，足球恰好水平击中高为h的球门横梁。 （1）足球在向斜上方飞行过程中，下列能表示足球所受合外力方向的是（ ） A B C D （2024黄浦二模）如图（a）为救灾工作中消防员从顶楼直降到某一楼层的瞬间，如图（b）所示O点为轻绳悬挂点且保持固定，脚与竖直墙接触点为A，人的重心在B，A与B中间部分可简化为轻杆。初始时，消防员在缓慢下降过程中AB长度以及AB与竖直方向的夹角均保持不变。墙对轻杆的弹力大小的变化规律是___________，轻绳上拉力大小的变化规律是___________。（均选择：A．“逐渐减小” B．“逐渐增大” C．“先减小后增大”） （2024普陀二模）某同学静止站在水平地面上放风筝（风筝的重力不能忽略），他缓慢释放拉风筝的细线，风筝先后经过同一竖直线上的a、b两点，如图所示。若风筝在a、b两点时，细线对风筝的拉力大小相等 （1）风筝在a、b两点受到空气对其的作用力大小分别为Fa、Fb，则 A．Fa＞Fb B．Fa＝Fb C．Fa＜Fb （2）风筝在a、b两点受到空气对其的作用力方向与竖直方向的夹角分别为θa、θb，则 A．θa＞θb B．θa＝θb C．θa＜θb （2024宝山二模）如图所示，游泳池中有一初学者双手借助一块浮板，在水面上正以匀速直线运动的方式向前游动，他的双手对浮板施加的力（ ） A．水平向前 B．竖直向下 C．向前偏斜向上 D．向前偏斜向下 （2024闵行二模）高空绸吊是一种高难度杂技节目。杂技运动员借助长长的绸带和身体控制技巧，在空中完成精彩的表演。 图（a） 1．（1）如图（a），运动员用两根悬于同一点的绸带摆出漂亮的一字马造型，若两根绸带之间的夹角为，运动员的质量为m，重力加速度为g，单根绸带的拉力大小为 ； （2）若减小两绸带的夹角，则两绸带对运动员的作用力大小 A．增大 B．减小 C．不变 1 学科网（北京）股份有限公司 $$