第3讲 相互作用-2026年1月浙江省物理学业水平考试冲A计划
2025-08-31
|
2份
|
47页
|
141人阅读
|
16人下载
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 相互作用 |
| 使用场景 | 高考复习-学业考试 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.95 MB |
| 发布时间 | 2025-08-31 |
| 更新时间 | 2025-08-31 |
| 作者 | 路漫漫其修远 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-31 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53683835.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第3讲 相互作用
课
程
标
准
考点
【课程要求】
◇认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
◇通过实验,了解力的合成与分解,知道失量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
◇通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【学业要求】
◇了解重力,弹力,摩擦力,并能对物体进行受力分析。
◇能对平衡问题进行分析,并能处理一般的动态平衡问题。
◇知道作用力与反作用力关系,区别相互作用力。
◇能对物体进行受力分析,能用平行四边形法则进行简单的力的合成和分解计算,学会共点力平衡条件的应用。
重力和弹力
摩擦力
牛顿第三定律
力的合成与分解
受力分析
共点力的平衡
考点一 重力、基本相互作用
1.力和力的图示
(1)力:物体与物体之间的相互作用.力的单位是牛顿,简称牛,符号________.
(2)力的三要素:________、________、________.
(3)力既有大小,又有________,为矢量.
(4)力的图示:用一根带箭头的线段(有向线段)把力的三要素表示出来的方法,线段是按一定比例(标度)画出的,如图所示.
(5)力的示意图:只需要表示出力的________和作用点的线段.
2.重力
(1)产生:由于地球的________而使物体受到的力.
(2)大小:____________.
(3)g的特点:在地球上同一地点g值是一个不变的常数;g值随着纬度的增大而增大;g值随着高度的增大而减小.
(4)方向:____________.
(5)重心:重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心.
①重心的位置与____________和____________有关,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心.
②形状不规则或者质量不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定.
3.四种基本相互作用
________________、______________、______________、______________.
1.(1)N (2)大小 方向 作用点 (3)方向 (5)方向
2.(1)吸引 (2)G=mg (4)竖直向下
(5)①质量分布 物体形状
3.万有引力 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用
考点二 弹力
1.弹性形变和弹力
(1)弹性形变:物体撤去作用力时能够恢复原状的形变.
(2)弹力
①概念:发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生的力.
②弹力产生的条件.
a.两物体____________.
b.接触面之间________________.
(3)几种常见的弹力方向
面与面
点与面
点与曲面
曲面与平面
垂直于接触面
垂直于接触面
垂直于切面
垂直于平面
绳的弹力一定沿绳
杆的弹力不一定沿杆
弹簧分拉伸、压缩
弹力有无的判断方法——假设法
(1)假设支持面(或绳或杆)不存在.
(2)假设存在弹力.
2.胡克定律
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.
(2)表达式:F=kx,k是弹簧的劲度系数,单位为N/m,k的大小由弹簧自身性质决定;x是弹簧长度的变化量.
1.(2)②a.相互接触 b.发生弹性形变 (3)①垂直于支持面 ②绳子
考点三 摩擦力
1.摩擦力
两个相互接触的物体,当它们发生____________或具有____________________时,在接触面上产生的________相对运动或相对运动趋势的力.
2.静摩擦力
(1)产生条件
①接触面是________的.
②两物体有__________________.
③两物体在接触面上____________(弹力).
(2)方向:总是与接触面相切并且与物体间相对运动趋势的方向相反.
(3)静摩擦力的范围
______________,Ffmax为最大静摩擦力,Ff由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定.最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些,但有时认为二者是相等的.
静摩擦力的有无和方向判断.
(1)____________
假设接触面光滑,不存在摩擦力,然后分析这两个物体是否发生相对运动.若无相对运动,说明这两物体间就没有相对运动趋势;若有相对运动,则一物体相对于另一物体的运动方向即为相对运动趋势的方向,其反方向就是静摩擦力的方向.
(2)____________
当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时,可根据平衡条件判断静摩擦力是否存在.
3.滑动摩擦力
(1)产生条件
①两物体直接接触且在接触面上存在压力.
②接触面粗糙.
③物体间有相对运动.
(2)方向:总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动的方向________.
(3)大小:__________________.
(1)Ff=μFN中的FN的含义:指物体与接触面间的压力(不一定等于重力);
(2)动摩擦因数μ只与接触面的材料和粗糙程度有关,与压力和运动速度无关.
1.相对运动 相对运动的趋势 阻碍
2.(1)①粗糙 ②相对运动的趋势 ③有正压力 (3)0≤Ff≤Ffmax
发展提升
(1)假设法 (2)平衡条件法
3.(2)相反 (3)Ff=μFN
考点四 牛顿第三定律
1.牛顿第三定律的内容
______个物体之间的作用力和反作用力总是____________、_________________________.
2.相互作用力与平衡力的区别
一对平衡力
一对作用力
与反作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点
作用
对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用
时间
不一定同时产生、同时变化、同时消失
一定同时产生、同时变化、同时消失
力的
性质
不一定相同
一定相同
作用
效果
可相互抵消
不可抵消
1.两 大小相等 方向相反 作用在同一条直线上
2.两 同一 同时 同时 不一定同时 一定
考点五 力的合成
1.合力与分力
(1)如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力.
(2)关系:合力和分力是一种____________关系.
2.平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的__________就表示合力的大小和方向,如图所示.
3.两个共点力的合力讨论
(1)两个共点力的合力范围
____________≤F合≤____________;
(2)两个力的合力随夹角θ(0°~180°)的增大而________;
(3)几种特殊情况下的力的合成问题:
①两分力F1、F2互相垂直时(如图a所示),
F合=,tan θ=;
②两分力大小相等,即F1=F2=F时(如图b所示),F合=2Fcos ;若两分力夹角为120°时(如图c所示),则F合=F.
4.共点力:作用在同一点上,或延长线交于同一点的几个力叫做一组共点力,力的合成只适用于共点力.
1.(2)等效替代
2.对角线
3.(1)|F1-F2| F1+F2 (2)减小
考点六 力的分解
1.力的分解
(1)求一个力的分力的过程
(2)力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则.
(3)按力的效果分解的几种典例(如图16所示).
2.正交分解
(1)正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法(如图所示).
(2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力(即尽量多的力在坐标轴上)为原则;在动力学中,习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
考点七 受力分析
1.受力分析的一般步骤
2.整体法与隔离法
整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用
原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或求系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
注意
事项
对整体进行受力分析时,不再考虑系统内物体间的相互作用
一般先隔离受力较少的物体作为突破口
3.求解单物体平衡问题的常用方法
方法
内容
合成
与分解法
物体受三个共点力的作用而平衡,将任意两个力合成,则该合力一定与第三个力大小相等,方向相反;或将其中某一个力沿另外两个力的反方向分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件
正交
分解法
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解到两个相互垂直的x轴、y轴上,则Fx合=0,Fy合=0。选择x、y轴方向时,要使尽可能多的力落在x轴、y轴上,被分解的力要尽可能是已知力
矢量
三角形法
对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移,使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,结合数学知识求解未知力
4.整体法与隔离法的选用技巧
整体法
隔离法
概念
将几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用
原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力
研究系统内物体之间的相互作用力
技巧
整体法与隔离法结合,交替应用
题型一、重力与弹力
[例题1] 今年第18号台风“山陀儿”已于2024年10月4日凌晨2点钟在台湾省屏东县境内减弱为热带低压,中央气象台于当天早晨5点钟对其停止编号。由于“山陀儿”对我国的影响趋于结束,因此,中央气象台于当天早晨6点钟解除台风黄色预警。如图所示为台风吹弯大树的场景,下列说法正确的是( )
A.树叶被风吹动飞舞过程中,树叶不受重力
B.大树所受重力方向沿着树干方向向下
C.大树被风吹弯,具有弹力,说明弹力可以只有施力物体,不需要受力物体
D.风停后,掉落地面上的树枝处于静止状态,树枝对地面的弹力是由于树枝形变产生的
[例题2] 如图所示,边长为L的正方形相框ABCD用a、b两轻绳悬挂于水平天花板上,相框静止时,相框AB边水平,a、b两绳与天花板之间的夹角分别为45°和53°,,,则相框的重心到BC边的距离为( )
A. B. C. D.
[例题3] 如图甲所示,粗细、长短均不同的两个轻弹簧1、2竖直固定在水平面上的同一点,细弹簧2嵌套在粗弹簧1内部,弹簧1的自由端有一质量为m的平板,此时木板离地面的距离为d。竖直向下的力F作用在平板上,缓慢压缩弹簧,力F的大小与木板的位移x的关系如图乙所示。已知重力加速度为g,两个弹簧始终处于弹性限度内。下列说法中正确的是( )
A.弹簧1的原长为d B.弹簧2的原长为
C.弹簧1的劲度系数为 D.弹簧2的劲度系数为
题型二、摩擦力
[例题4] 如图所示,水平地面上放着一个杯子,并将汤匙的一端靠在杯子上,另一端放在水平地面上,汤匙与地面和杯子的接触点分别为M和N,则( )
A.汤匙在N点受到的支持力是由汤匙的形变产生的
B.汤匙在M点受到的支持力沿MN方向
C.地面对杯子的支持力大于杯子的重力
D.杯子一定不受地面的摩擦力
[例题5] 如图,水平桌面上平放有36张卡片,每一张卡片的质量均为。用一手指以竖直向下的力压第1张卡片,并以一定速度向右移动手指。第1张卡片跟随手指一起滑出,确保第1张卡片与第2张卡片之间有相对滑动。最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,手指与第1张卡片之间的动摩擦因数为,卡片之间、卡片与桌面之间的动摩擦因数均为,则在第一张卡片随手指滑出的过程中( )
A.任意两张卡片之间均可能发生相对滑动
B.手指与卡片之间的动摩擦因数可能小于卡片之间的动摩擦因数
C.第11张卡片对第10张卡片的摩擦力大小为
D.除第1张卡片,其它任一张卡片下表面受到的摩擦力大于上表面受到的摩擦力大小
[例题6] 如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.白纸对书的摩擦力方向水平向右
B.白纸对书的摩擦力方向水平向左
C.增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大
D.桌面和白纸间的动摩擦因数等于
题型三、牛顿第三定律
[例题7] 雪天车轮打滑,车辆难以前进,交警帮忙向前推车,如图所示。设在推车的过程中,交警对车的作用力为,车对交警的作用力为。下列说法正确的是( )
A.与方向相反 B.与方向相同
C.大于 D.小于
[例题8] 图甲是悬停在空中的风筝,图乙是其简化图。风筝在重力、牵线拉力和垂直于风筝面的风力的共同作用下悬停在空中,则下列说法正确的是( )
A.风筝在空中所受合力竖直向下
B.风筝对牵线的拉力与风筝的重力是一对平衡力
C.牵线对风筝的拉力大于风筝对牵线的拉力
D.风力和牵线拉力的合力方向竖直向上
[例题9] 为了方便顾客上下超市或商场,超市、商场都会安装智能化的电动扶梯,如图所示,甲、乙分别是合肥市某商场里的两种类型的扶梯,若两扶梯的倾角相同,质量相等的两位顾客分别站在甲、乙两扶梯上随扶梯一起匀速上行(手不接触扶梯),在此过程中( )
A.甲、乙扶梯上的顾客都受到三个力的作用
B.扶梯甲对顾客的作用力大于扶梯乙对顾客的作用力
C.扶梯甲上的顾客对扶梯作用力的方向竖直向下
D.扶梯乙上的顾客相对扶梯有沿扶梯向下运动的趋势
题型四、力的合成与分解
[例题10] 如图为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图,结构对称。当向上拉动手刹拉杆时,手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧,拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器,从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是( )
A.当OD、OC两拉索夹角为60°时,三根拉索的拉力大小相等
B.拉动手刹拉杆时,拉索AO上拉力总比拉索OD和OC中任何一个拉力大
C.若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越大
D.若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,拉动拉索AO越省力
[例题11] 如图所示是千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N,此时千斤顶两臂间的夹角为120°,则下列判断正确的是( )
A.此时两臂受到的压力大小均为1.0×105 N
B.此时千斤顶对汽车的支持力大小为2.0×105 N
C.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将增大
D.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力不变
[例题12] 图甲为古代榨油场景,图乙是简化原理图,快速撞击木楔便可将油榨出。若木楔可看作顶角为的等腰三角形,撞击木楔的力为F,则下列说法正确的是( )
A.为了增大木块对油饼的压力,通常设计得较小
B.木锲对每个木块的压力均为
C.木块对最右侧的油饼有挤压作用
D.木块加速挤压油饼过程中,木块对油饼的压力大于油饼对木块的压力
题型五、受力分析 力的平衡
[例题13] 如图所示,背部有磁力贴的小盒子吸附在竖直的磁性墙板上并保持静止。现往盒子里放入一支笔,盒子仍保持静止。放笔后与放笔前相比,下列力一定增大的是( )
A.盒子受到的重力 B.盒子与墙板之间的磁力
C.盒子与墙板之间的弹力 D.盒子与墙板之间的摩擦力
[例题14] 如图所示,高考倒计时牌通过一根不可伸长的轻绳悬挂在光滑钉子上。开始如图1所示AB处于水平状态,使用一段时间后出现了图2的倾斜状态,小明同学就把绳子中间打了一个结,从而避免了倾斜的出现。若图1中AO段绳子的拉力为T1,图2中AO段绳子的拉力为T2,图3中A到节点段绳子的拉力为T3,则三个拉力的大小关系正确的是( )
A.T1>T2>T3 B.T3>T1>T2 C.T1<T2<T3 D.T1=T2<T3
[例题15] 如图所示,两人手拉住绳子的中点,用同样大小的力共提一桶水,匀速前进,两的夹角为,绳子拉力的大小均为,同一根绳两拉力的夹角为。已知水和桶的总质量为,重力加速度大小为,则绳子拉力的大小为( )
A. B.
C. D.
1. 如图是一物体受到和两共点力作用的示意图,这两个力的合力大小可能为( )
A. B. C. D.
2. 炎热的暑天,喝冰水降暑是一件很幸福的事情。如图是某同学从冰箱里取出一瓶冰水,此时瓶子( )
A.仅受重力 B.仅受重力和弹力
C.仅受重力和摩擦力 D.受重力、弹力和摩擦力
3. 房檐下用轻绳挂着3个相同的灯笼,如果它们受到相同的水平风力作用,则在稳定状态下情景可能正确的是( )
A. B. C. D.
4. 在水库边悬挂起如图甲所示的指示牌,提醒人们注意安全,简化模型如图乙。若每个警示牌的重力均为mg,则两侧等长细绳上的弹力大小为( )
A. B. C.mg D.2mg
5. 如图用两根轻质细绳OA、OB悬挂一灯笼。现使OB绳从水平方向开始沿逆时针方向缓慢转动90°,两点位置不变,灯笼保持静止。在此过程中,OB绳所受拉力( )
A.减小 B.增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
6. 湖南长沙被誉为“中国工程机械之都”,是世界三大工程机械产业集聚地之一,生产的挖掘机具有高效、稳定和灵活的特点,应用广泛。某次挖掘机利用铲斗铲起一球形物体,其初始状态简化图如图甲所示,铲斗沿逆时针方向缓慢转动到图乙所示的位置,忽略铲斗两侧壁给球形物体的摩擦,则在铲斗逆时针转动过程中,关于两侧壁和对球形物体的弹力和的大小变化,下列说法正确的是( )
A.先增大后减小,逐渐增大
B.逐渐减小,先增大后减小
C.逐渐减小,逐渐增大
D.逐渐增大,先增大后减小
7. 如图所示,由六块质量均为,形状完全相同的石块组成的半圆形拱门,不计石块间的摩擦,则石块2对石块3的作用力大小( )
A. B. C. D.
8. 2025年5月30日,“我们的节日•端午”主题文化活动暨中国传统龙舟大赛在贵州铜仁碧江区大明边城龙舟基地开赛。来自全国各地的60支队伍在男子、女子传统划姿,自由划姿四大组别500米直道赛中展开激烈角逐,吸引数万人现场观赛。下列说法正确的是( )
A.船桨划水时,船桨对水的作用力小于水对船桨的作用力,所以龙舟能快速前进
B.选手们用力向后划水,水给船桨向前的作用力推动龙舟前进
C.龙舟在匀速前进时,船桨对水没有作用力,水也不对船桨产生作用力
D.龙舟加速前进时,船桨对水的作用力是龙舟前进的动力
9. 每年春节前后,人们都会挂起红灯笼,营造一种喜庆的氛围。如图,一只可视为质点的红灯笼,质量m=0.8kg,通过一根轻绳悬挂在天花板上。某段时间内,红灯笼在水平恒定风力的作用下发生倾斜,稳定时轻绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则此时( )
A.水平风力大小为6N
B.水平风力大小为8N
C.轻绳拉力大小为6N
D.轻绳拉力大小为8N
10. 在工地上,经常用如图甲所示的推车搬运水泥,为保证水泥不滑落,推车的支架与底板会设计成钝角,且为,其侧视图如图乙所示。工人现将一袋质量为的水泥横放在推车底板上,水泥袋和支架接触工人用双手缓慢压下把手直至底板与水平面间的夹角为。不计这袋水泥与支架及底板间的摩擦,并把这袋水泥简化为圆柱体,重力加速度。下列说法正确的是( )
A.当底板与水平面间的夹角为时,底板对这袋水泥的支持力为
B.当底板与水平面间的夹角为时,支架对这袋水泥的支持力为
C.缓慢压下把手的过程中,支架对这袋水泥的支持力一直增大
D.缓慢压下把手的过程中,底板对这袋水泥的支持力一直增大
11. 如图所示,在竖直粗糙的固定杆上用铰链连有一外力控制的粗糙轻杆,套在轻杆上的轻质小环A通过不可伸长的轻绳跨过光滑动滑轮与固定杆上的轻质小环B连接,滑轮上挂一重物,开始时轻杆水平。现让轻杆绕铰链逆时针缓慢转动较小角度,转动过程中,轻环A、B始终未滑动,下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力变大
B.轻环A所受的杆的作用力变大
C.轻环B所受的摩擦力不变
D.轻环B所受的支持力变大
12. 如图甲所示,夏日炎炎,紫外线强烈,很多爱美的女士为了保护好自己脸部的肌肤都选择了佩戴防晒口罩。图乙为一侧耳朵佩戴口罩的示意图,和两段口罩带与水平方向夹角分别为15°和75°。假若口罩带可认为是一段劲度系数为的弹性轻绳,在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了。弹性绳涉及到的受力均在同一平面内,忽略一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为37.5°
B.耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为30°
C.耳朵受到的口罩带的作用力为
D.耳朵受到的口罩带的作用力为
13. 如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力不为零
D.绳子拉力的作用力与杆的重力是一对平衡力
14. 2025年4月20日阜阳马拉松正式开跑,组委会使用无人机进行巡拍以便掌握赛事情况。一架质量为的无人机在某一高度水平匀速飞行,机身与水平面夹角为,重力加速度为,无人机受到垂直于机身的升力和与速度方向相反的阻力。则机身的升力大小为( )
A. B. C. D.
15. 宣笔、徽墨、宣纸、歙砚是中国独有的书法绘画工具。利用砚台研墨时讲究“圆、缓、匀”,在研墨的过程中,砚台始终静止在水平桌面上,如图所示。当墨条的速度水平向右时,则( )
A.桌面与砚台之间没有摩擦力
B.砚台对桌面的摩擦力方向水平向右
C.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
D.桌面对砚台的摩擦力和墨条对砚台的摩擦力是一对作用力与反作用力
1 / 1
学科网(北京)股份有限公司
$$
第3讲 相互作用
课
程
标
准
考点
【课程要求】
◇认识重力、弹力与摩擦力。通过实验,了解胡克定律。知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
◇通过实验,了解力的合成与分解,知道失量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
◇通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
【学业要求】
◇了解重力,弹力,摩擦力,并能对物体进行受力分析。
◇能对平衡问题进行分析,并能处理一般的动态平衡问题。
◇知道作用力与反作用力关系,区别相互作用力。
◇能对物体进行受力分析,能用平行四边形法则进行简单的力的合成和分解计算,学会共点力平衡条件的应用。
重力和弹力
摩擦力
牛顿第三定律
力的合成与分解
受力分析
共点力的平衡
考点一 重力、基本相互作用
1.力和力的图示
(1)力:物体与物体之间的相互作用.力的单位是牛顿,简称牛,符号________.
(2)力的三要素:________、________、________.
(3)力既有大小,又有________,为矢量.
(4)力的图示:用一根带箭头的线段(有向线段)把力的三要素表示出来的方法,线段是按一定比例(标度)画出的,如图所示.
(5)力的示意图:只需要表示出力的________和作用点的线段.
2.重力
(1)产生:由于地球的________而使物体受到的力.
(2)大小:____________.
(3)g的特点:在地球上同一地点g值是一个不变的常数;g值随着纬度的增大而增大;g值随着高度的增大而减小.
(4)方向:____________.
(5)重心:重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心.
①重心的位置与____________和____________有关,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心.
②形状不规则或者质量不均匀的薄板,重心可用悬挂法确定.
3.四种基本相互作用
________________、______________、______________、______________.
1.(1)N (2)大小 方向 作用点 (3)方向 (5)方向
2.(1)吸引 (2)G=mg (4)竖直向下
(5)①质量分布 物体形状
3.万有引力 电磁相互作用 强相互作用 弱相互作用
考点二 弹力
1.弹性形变和弹力
(1)弹性形变:物体撤去作用力时能够恢复原状的形变.
(2)弹力
①概念:发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生的力.
②弹力产生的条件.
a.两物体____________.
b.接触面之间________________.
(3)几种常见的弹力方向
面与面
点与面
点与曲面
曲面与平面
垂直于接触面
垂直于接触面
垂直于切面
垂直于平面
绳的弹力一定沿绳
杆的弹力不一定沿杆
弹簧分拉伸、压缩
弹力有无的判断方法——假设法
(1)假设支持面(或绳或杆)不存在.
(2)假设存在弹力.
2.胡克定律
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.
(2)表达式:F=kx,k是弹簧的劲度系数,单位为N/m,k的大小由弹簧自身性质决定;x是弹簧长度的变化量.
1.(2)②a.相互接触 b.发生弹性形变 (3)①垂直于支持面 ②绳子
考点三 摩擦力
1.摩擦力
两个相互接触的物体,当它们发生____________或具有____________________时,在接触面上产生的________相对运动或相对运动趋势的力.
2.静摩擦力
(1)产生条件
①接触面是________的.
②两物体有__________________.
③两物体在接触面上____________(弹力).
(2)方向:总是与接触面相切并且与物体间相对运动趋势的方向相反.
(3)静摩擦力的范围
______________,Ffmax为最大静摩擦力,Ff由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定.最大静摩擦力一般比滑动摩擦力大些,但有时认为二者是相等的.
静摩擦力的有无和方向判断.
(1)____________
假设接触面光滑,不存在摩擦力,然后分析这两个物体是否发生相对运动.若无相对运动,说明这两物体间就没有相对运动趋势;若有相对运动,则一物体相对于另一物体的运动方向即为相对运动趋势的方向,其反方向就是静摩擦力的方向.
(2)____________
当相互接触的两物体处于静止或匀速直线运动状态时,可根据平衡条件判断静摩擦力是否存在.
3.滑动摩擦力
(1)产生条件
①两物体直接接触且在接触面上存在压力.
②接触面粗糙.
③物体间有相对运动.
(2)方向:总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动的方向________.
(3)大小:__________________.
(1)Ff=μFN中的FN的含义:指物体与接触面间的压力(不一定等于重力);
(2)动摩擦因数μ只与接触面的材料和粗糙程度有关,与压力和运动速度无关.
1.相对运动 相对运动的趋势 阻碍
2.(1)①粗糙 ②相对运动的趋势 ③有正压力 (3)0≤Ff≤Ffmax
发展提升
(1)假设法 (2)平衡条件法
3.(2)相反 (3)Ff=μFN
考点四 牛顿第三定律
1.牛顿第三定律的内容
______个物体之间的作用力和反作用力总是____________、_________________________.
2.相互作用力与平衡力的区别
一对平衡力
一对作用力
与反作用力
相同点
大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
不同点
作用
对象
同一个物体
两个相互作用的不同物体
作用
时间
不一定同时产生、同时变化、同时消失
一定同时产生、同时变化、同时消失
力的
性质
不一定相同
一定相同
作用
效果
可相互抵消
不可抵消
1.两 大小相等 方向相反 作用在同一条直线上
2.两 同一 同时 同时 不一定同时 一定
考点五 力的合成
1.合力与分力
(1)如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力.
(2)关系:合力和分力是一种____________关系.
2.平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的__________就表示合力的大小和方向,如图所示.
3.两个共点力的合力讨论
(1)两个共点力的合力范围
____________≤F合≤____________;
(2)两个力的合力随夹角θ(0°~180°)的增大而________;
(3)几种特殊情况下的力的合成问题:
①两分力F1、F2互相垂直时(如图a所示),
F合=,tan θ=;
②两分力大小相等,即F1=F2=F时(如图b所示),F合=2Fcos ;若两分力夹角为120°时(如图c所示),则F合=F.
4.共点力:作用在同一点上,或延长线交于同一点的几个力叫做一组共点力,力的合成只适用于共点力.
1.(2)等效替代
2.对角线
3.(1)|F1-F2| F1+F2 (2)减小
考点六 力的分解
1.力的分解
(1)求一个力的分力的过程
(2)力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则.
(3)按力的效果分解的几种典例(如图16所示).
2.正交分解
(1)正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法(如图所示).
(2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力(即尽量多的力在坐标轴上)为原则;在动力学中,习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
考点七 受力分析
1.受力分析的一般步骤
2.整体法与隔离法
整体法
隔离法
概念
将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用
原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力或求系统整体的加速度
研究系统内物体之间的相互作用力
注意
事项
对整体进行受力分析时,不再考虑系统内物体间的相互作用
一般先隔离受力较少的物体作为突破口
3.求解单物体平衡问题的常用方法
方法
内容
合成
与分解法
物体受三个共点力的作用而平衡,将任意两个力合成,则该合力一定与第三个力大小相等,方向相反;或将其中某一个力沿另外两个力的反方向分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件
正交
分解法
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解到两个相互垂直的x轴、y轴上,则Fx合=0,Fy合=0。选择x、y轴方向时,要使尽可能多的力落在x轴、y轴上,被分解的力要尽可能是已知力
矢量
三角形法
对受三力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移,使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,结合数学知识求解未知力
4.整体法与隔离法的选用技巧
整体法
隔离法
概念
将几个物体作为一个整体来分析的方法
将研究对象与周围物体分隔开来分析的方法
选用
原则
研究系统外的物体对系统整体的作用力
研究系统内物体之间的相互作用力
技巧
整体法与隔离法结合,交替应用
题型一、重力与弹力
[例题1] 今年第18号台风“山陀儿”已于2024年10月4日凌晨2点钟在台湾省屏东县境内减弱为热带低压,中央气象台于当天早晨5点钟对其停止编号。由于“山陀儿”对我国的影响趋于结束,因此,中央气象台于当天早晨6点钟解除台风黄色预警。如图所示为台风吹弯大树的场景,下列说法正确的是( )
A.树叶被风吹动飞舞过程中,树叶不受重力
B.大树所受重力方向沿着树干方向向下
C.大树被风吹弯,具有弹力,说明弹力可以只有施力物体,不需要受力物体
D.风停后,掉落地面上的树枝处于静止状态,树枝对地面的弹力是由于树枝形变产生的
【答案】D
【详解】A.树叶依然受重力,故A错误;
B.大树所受重力方向竖直向下,沿着树干方向向下不一定与竖直向下相同,故B错误;
C.力是成对出现的,施力物体和受力物体同时存在,故C错误;
D.根据弹力的含义,树枝对地面的弹力是由于树枝形变产生的,故D正确。
故选D。
[例题2] 如图所示,边长为L的正方形相框ABCD用a、b两轻绳悬挂于水平天花板上,相框静止时,相框AB边水平,a、b两绳与天花板之间的夹角分别为45°和53°,,,则相框的重心到BC边的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】相框的重心在重力和两个拉力的交点处,如图,相框的重心到BC边的距离为x,由
解得
故选D 。
[例题3] 如图甲所示,粗细、长短均不同的两个轻弹簧1、2竖直固定在水平面上的同一点,细弹簧2嵌套在粗弹簧1内部,弹簧1的自由端有一质量为m的平板,此时木板离地面的距离为d。竖直向下的力F作用在平板上,缓慢压缩弹簧,力F的大小与木板的位移x的关系如图乙所示。已知重力加速度为g,两个弹簧始终处于弹性限度内。下列说法中正确的是( )
A.弹簧1的原长为d B.弹簧2的原长为
C.弹簧1的劲度系数为 D.弹簧2的劲度系数为
【答案】D
【详解】A.开始时弹簧1的压缩量为,则弹簧1的原长为,选项A错误;
B.由题意可知平板下降a后与弹簧2接触,可知弹簧2的原长为,选项B错误;
CD.由胡克定律可知,
解得弹簧1的劲度系数为
弹簧2的劲度系数为,选项C错误,D正确。
故选D。
题型二、摩擦力
[例题4] 如图所示,水平地面上放着一个杯子,并将汤匙的一端靠在杯子上,另一端放在水平地面上,汤匙与地面和杯子的接触点分别为M和N,则( )
A.汤匙在N点受到的支持力是由汤匙的形变产生的
B.汤匙在M点受到的支持力沿MN方向
C.地面对杯子的支持力大于杯子的重力
D.杯子一定不受地面的摩擦力
【答案】C
【详解】A.汤匙在N点受到的支持力是由碗的形变产生的,故A错误;
B.汤匙在M点受到的支持力垂直地面向上,故B错误;
C.汤匙对杯子有一个斜向下的压力,所以地面对杯子的支持力大于杯子的重力, 故C正确;
D.汤匙相对于地面有向右运动的趋势,因此在M、N处可能都产生了静摩擦力,也可能其中之一产生了摩擦力,故D错误;
故选 C。
[例题5] 如图,水平桌面上平放有36张卡片,每一张卡片的质量均为。用一手指以竖直向下的力压第1张卡片,并以一定速度向右移动手指。第1张卡片跟随手指一起滑出,确保第1张卡片与第2张卡片之间有相对滑动。最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,手指与第1张卡片之间的动摩擦因数为,卡片之间、卡片与桌面之间的动摩擦因数均为,则在第一张卡片随手指滑出的过程中( )
A.任意两张卡片之间均可能发生相对滑动
B.手指与卡片之间的动摩擦因数可能小于卡片之间的动摩擦因数
C.第11张卡片对第10张卡片的摩擦力大小为
D.除第1张卡片,其它任一张卡片下表面受到的摩擦力大于上表面受到的摩擦力大小
【答案】C
【详解】A.对第2张卡片进行受力分析,第3张卡片对第2张卡片的支持力等于两张卡片的重力及手指的压力,最大静摩擦力为
而受到的第1张卡片的滑动摩擦力为
则第2张卡片与第3张卡片之间不发生相对滑动;同理,第3张到第4张卡片也不发生相对滑动;可知除第一张卡片外,其余卡片均处于静止状态,故A错误;
B.为了使第1张卡片跟随手指一起滑出,需要满足
可得,故B错误;
CD.除了第1张卡片,其它卡片均处于静止状态,根据平衡条件可知,其它任一张卡片下表面受到的摩擦力等于上表面受到的摩擦力大小;以第2张卡片到第10张卡片为整体,根据平衡条件可知,第11张卡片对第10张卡片的摩擦力大小等于第1张卡片对第2张卡片的滑动摩擦力大小,则有,故C正确,D错误。
故选C。
[例题6] 如图所示,一张白纸放在水平桌面上,一本书放在白纸上,用大小为F的水平力拉动白纸,最终书和白纸一起在桌面上匀速运动,已知各个接触面的动摩擦因数相同,书的质量为m、白纸的质量不计,重力加速度为g,则书和白纸在桌面上匀速运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.白纸对书的摩擦力方向水平向右
B.白纸对书的摩擦力方向水平向左
C.增大拉力,桌面对白纸的摩擦力增大
D.桌面和白纸间的动摩擦因数等于
【答案】D
【详解】AB.由于书和白纸一起做匀速运动,因此书不受摩擦力作用,故AB错误;
D.对书、纸整体研究,桌面对纸的摩擦力
因此有
由于各个接触面的动摩擦因数相同,则桌面和白纸间的动摩擦因数等于,故D正确;
C.增大拉力,桌面与纸之间的动摩擦因数不变,正压力不变,则桌面对纸的滑动摩擦力不变,故C错误。
故选D。
题型三、牛顿第三定律
[例题7] 雪天车轮打滑,车辆难以前进,交警帮忙向前推车,如图所示。设在推车的过程中,交警对车的作用力为,车对交警的作用力为。下列说法正确的是( )
A.与方向相反 B.与方向相同
C.大于 D.小于
【答案】A
【详解】交警对车的作用力为与车对交警的作用力为是一对相互作用力,根据牛顿第三定律可知,与方向相反,等于。
故选A。
[例题8] 图甲是悬停在空中的风筝,图乙是其简化图。风筝在重力、牵线拉力和垂直于风筝面的风力的共同作用下悬停在空中,则下列说法正确的是( )
A.风筝在空中所受合力竖直向下
B.风筝对牵线的拉力与风筝的重力是一对平衡力
C.牵线对风筝的拉力大于风筝对牵线的拉力
D.风力和牵线拉力的合力方向竖直向上
【答案】D
【详解】A.风筝在空中所受合力等于0,A错误;
B.风筝对牵线的拉力与风筝的重力,没有作用在同一物体上,大小不相等,方向不相反,不是一对平衡力,B错误;
C.根据牛顿第三定律,牵线对风筝的拉力等于风筝对牵线的拉力,C错误;
D.风力和牵线拉力的合力方向竖直向上,大小等于风筝的重力,D正确。
故选D。
[例题9] 为了方便顾客上下超市或商场,超市、商场都会安装智能化的电动扶梯,如图所示,甲、乙分别是合肥市某商场里的两种类型的扶梯,若两扶梯的倾角相同,质量相等的两位顾客分别站在甲、乙两扶梯上随扶梯一起匀速上行(手不接触扶梯),在此过程中( )
A.甲、乙扶梯上的顾客都受到三个力的作用
B.扶梯甲对顾客的作用力大于扶梯乙对顾客的作用力
C.扶梯甲上的顾客对扶梯作用力的方向竖直向下
D.扶梯乙上的顾客相对扶梯有沿扶梯向下运动的趋势
【答案】C
【详解】A.对甲扶梯乘客受力分析,可知该乘客受重力、支持力和静摩擦力共3个力作用;对乙扶梯乘客受力分析,可知该乘客受重力和支持力共2个力作用,故A错误;
B.由平衡条件,扶梯甲、乙对乘客的作用力大小都等于乘客的重力,方向竖直向上,故B错误;
C.因扶梯甲上的乘客受力平衡,扶梯对乘客的作用力与乘客的重力等大反向,由牛顿第三定律可知,扶梯甲上的乘客对甲扶梯的作用力大小等于重力,方向竖直向下,故C正确;
D.扶梯乙上的乘客受重力和竖直向上的支持力而平衡,所以乘客相对于扶梯没有运动趋势,故D错误。
故选C。
题型四、力的合成与分解
[例题10] 如图为汽车的机械式手刹(驻车器)系统的结构示意图,结构对称。当向上拉动手刹拉杆时,手刹拉索(不可伸缩)就会拉紧,拉索OD、OC分别作用于两边轮子的制动器,从而实现驻车的目的。则以下说法正确的是( )
A.当OD、OC两拉索夹角为60°时,三根拉索的拉力大小相等
B.拉动手刹拉杆时,拉索AO上拉力总比拉索OD和OC中任何一个拉力大
C.若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越大
D.若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,拉动拉索AO越省力
【答案】D
【详解】A.当OD、OC两拉索夹角为120°时,三根拉索的拉力大小相等,故A错误;
B.拉动手刹拉杆时,当OD、OC两拉索夹角大于120°时,拉索AO上拉力比拉索OD和OC中任何一个拉力都小,故B错误;
C.根据平行四边形法则可知,若在AO上施加一恒力,OD、OC两拉索夹角越小,拉索OD、OC拉力越小,故C错误;
D.若保持OD、OC两拉索拉力不变,OD、OC两拉索越短,则两力夹角越大,合力越小,即拉动拉索AO越省力,故D正确。
故选D。
[例题11] 如图所示是千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起。当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N,此时千斤顶两臂间的夹角为120°,则下列判断正确的是( )
A.此时两臂受到的压力大小均为1.0×105 N
B.此时千斤顶对汽车的支持力大小为2.0×105 N
C.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将增大
D.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力不变
【答案】A
【详解】B.由牛顿第三定律可知,千斤顶对汽车的支持力大小为1.0×105 N,故B错误;
A.对汽车受力分析,由平衡条件
可得两臂对汽车的支持力均为
由牛顿第三定律可得此时两臂受到的压力大小均为1.0×105 N,故A正确;
CD.若继续摇动把手,两臂间的夹角减小,而合力不变,故两分力减小,即两臂受到的压力将减小,故CD错误。
故选A。
[例题12] 图甲为古代榨油场景,图乙是简化原理图,快速撞击木楔便可将油榨出。若木楔可看作顶角为的等腰三角形,撞击木楔的力为F,则下列说法正确的是( )
A.为了增大木块对油饼的压力,通常设计得较小
B.木锲对每个木块的压力均为
C.木块对最右侧的油饼有挤压作用
D.木块加速挤压油饼过程中,木块对油饼的压力大于油饼对木块的压力
【答案】A
【详解】AB.将F分解如图所示:
由图可知
θ设计得较小时,F不变时,木楔对每个木块的压力F1越大,木块对油饼的压力也会越大,故A正确,B错误;
C.木块与最右侧油饼不接触,则对最右侧的油饼没有挤压作用,故C错误;
D.由牛顿第三定律可知,木块对油饼的压力与油饼对木块的压力等大反向,故D错误;
故选A。
题型五、受力分析 力的平衡
[例题13] 如图所示,背部有磁力贴的小盒子吸附在竖直的磁性墙板上并保持静止。现往盒子里放入一支笔,盒子仍保持静止。放笔后与放笔前相比,下列力一定增大的是( )
A.盒子受到的重力 B.盒子与墙板之间的磁力
C.盒子与墙板之间的弹力 D.盒子与墙板之间的摩擦力
【答案】D
【详解】A.盒子的重力与自身质量有关,故盒子重力不变,故A错误;
BC.水平方向上墙对盒子的磁力以及墙对盒子的弹力使盒子保持平衡,二者与是否放置粉笔无关,故BC错误;
D. 竖直方向上受重力与摩擦力的作用,放笔后,盒子与笔的重力增大,则摩擦力增大,故D正确。
故选D。
[例题14] 如图所示,高考倒计时牌通过一根不可伸长的轻绳悬挂在光滑钉子上。开始如图1所示AB处于水平状态,使用一段时间后出现了图2的倾斜状态,小明同学就把绳子中间打了一个结,从而避免了倾斜的出现。若图1中AO段绳子的拉力为T1,图2中AO段绳子的拉力为T2,图3中A到节点段绳子的拉力为T3,则三个拉力的大小关系正确的是( )
A.T1>T2>T3 B.T3>T1>T2 C.T1<T2<T3 D.T1=T2<T3
【答案】B
【详解】因钉子光滑可知,图1和图2两边绳子的拉力相等,两边细绳与竖直方向夹角相等,但是图1中两边细绳间夹角较大,设两边细绳与竖直方向夹角为θ,则由平衡可知
因θ1>θ2可知T1>T2;
对图1和图3比较,图3中细绳与竖直方向的夹角比图1大,可知T3>T1
即T3>T1>T2。
故选B。
[例题15] 如图所示,两人手拉住绳子的中点,用同样大小的力共提一桶水,匀速前进,两的夹角为,绳子拉力的大小均为,同一根绳两拉力的夹角为。已知水和桶的总质量为,重力加速度大小为,则绳子拉力的大小为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】整体受力平衡有
对同一根绳节点位置有
两式联立可得
故选A。
1. 如图是一物体受到和两共点力作用的示意图,这两个力的合力大小可能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据平行四边形定则可知和这两个力的合力大小范围为
故选D。
2. 炎热的暑天,喝冰水降暑是一件很幸福的事情。如图是某同学从冰箱里取出一瓶冰水,此时瓶子( )
A.仅受重力 B.仅受重力和弹力
C.仅受重力和摩擦力 D.受重力、弹力和摩擦力
【答案】D
【详解】根据平衡条件可知,瓶子受到向上的摩擦力与重力平衡,而产生摩擦力的条件必须有弹力作用,所以瓶子受重力、弹力和摩擦力。
故选D。
3. 房檐下用轻绳挂着3个相同的灯笼,如果它们受到相同的水平风力作用,则在稳定状态下情景可能正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设每个灯笼质量为m,所受水平风力为F,对最下面灯笼受力分析,受上面23间细线的拉力作用,拉力与竖直方向夹角正切值
对下面两个灯笼整体分析,受12间细线拉力作用,拉力与竖直方向夹角正切值
对三个灯笼整体分析,受最上面细线拉力作用,拉力与竖直方向夹角正切值
综上可得,所以三个细线的方向相同。
故选A。
4. 在水库边悬挂起如图甲所示的指示牌,提醒人们注意安全,简化模型如图乙。若每个警示牌的重力均为mg,则两侧等长细绳上的弹力大小为( )
A. B. C.mg D.2mg
【答案】D
【详解】以其中一个指示牌为对象,竖直方向根据平衡条件可得
解得两侧等长细绳上的弹力大小为
故选D。
5. 如图用两根轻质细绳OA、OB悬挂一灯笼。现使OB绳从水平方向开始沿逆时针方向缓慢转动90°,两点位置不变,灯笼保持静止。在此过程中,OB绳所受拉力( )
A.减小 B.增大 C.先减小后增大 D.先增大后减小
【答案】C
【详解】如图所示,灯笼受力分析如下
由图可得,OB绳所受拉力先减小后增大,故选C。
6. 湖南长沙被誉为“中国工程机械之都”,是世界三大工程机械产业集聚地之一,生产的挖掘机具有高效、稳定和灵活的特点,应用广泛。某次挖掘机利用铲斗铲起一球形物体,其初始状态简化图如图甲所示,铲斗沿逆时针方向缓慢转动到图乙所示的位置,忽略铲斗两侧壁给球形物体的摩擦,则在铲斗逆时针转动过程中,关于两侧壁和对球形物体的弹力和的大小变化,下列说法正确的是( )
A.先增大后减小,逐渐增大
B.逐渐减小,先增大后减小
C.逐渐减小,逐渐增大
D.逐渐增大,先增大后减小
【答案】D
【详解】球形物体受力分析如图1所示,受重力,ab弹力,cd弹力,三力平衡,合力为零。
将、和矢量平移到三角形中,在铲斗逆时针转动过程中,和的对角恒定,所以力和的交点在圆上移动,矢量图如图2所示,可知在铲斗逆时针转动过程中,逐渐增大,先增大后减小。
故选D。
7. 如图所示,由六块质量均为,形状完全相同的石块组成的半圆形拱门,不计石块间的摩擦,则石块2对石块3的作用力大小( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
对石块3和石块4整体进行受力分析,如图所示,设石块2对石块3的作用力大小为,其方向与水平方向夹角为,根据平衡条件
解得
故选B。
8. 2025年5月30日,“我们的节日•端午”主题文化活动暨中国传统龙舟大赛在贵州铜仁碧江区大明边城龙舟基地开赛。来自全国各地的60支队伍在男子、女子传统划姿,自由划姿四大组别500米直道赛中展开激烈角逐,吸引数万人现场观赛。下列说法正确的是( )
A.船桨划水时,船桨对水的作用力小于水对船桨的作用力,所以龙舟能快速前进
B.选手们用力向后划水,水给船桨向前的作用力推动龙舟前进
C.龙舟在匀速前进时,船桨对水没有作用力,水也不对船桨产生作用力
D.龙舟加速前进时,船桨对水的作用力是龙舟前进的动力
【答案】B
【详解】AB.船桨划水时,船桨对水的作用力与水对船桨的作用力是一对相互作用力,等大反向,用力向后划水,水给船桨向前的作用力推动龙舟前进,故A错误,B正确;
C.龙舟在匀速前进时,船桨与水之间仍然有相互作用力,对龙舟而言,所受推力和水对其的阻力平衡,它才匀速前进,故C错误;
D.龙舟加速前进时,水对船桨的作用力推动龙舟前进,故D错误。
故选B。
9. 每年春节前后,人们都会挂起红灯笼,营造一种喜庆的氛围。如图,一只可视为质点的红灯笼,质量m=0.8kg,通过一根轻绳悬挂在天花板上。某段时间内,红灯笼在水平恒定风力的作用下发生倾斜,稳定时轻绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则此时( )
A.水平风力大小为6N
B.水平风力大小为8N
C.轻绳拉力大小为6N
D.轻绳拉力大小为8N
【答案】A
【详解】A.红灯笼静止,受重力、绳子拉力和水平风力,合力为0,将绳子拉力分解到水平方向和竖直方向,水平方向
竖直方向
联立解得水平风力大小为6N,轻绳拉力大小为10N,故A正确。
故选A。
10. 在工地上,经常用如图甲所示的推车搬运水泥,为保证水泥不滑落,推车的支架与底板会设计成钝角,且为,其侧视图如图乙所示。工人现将一袋质量为的水泥横放在推车底板上,水泥袋和支架接触工人用双手缓慢压下把手直至底板与水平面间的夹角为。不计这袋水泥与支架及底板间的摩擦,并把这袋水泥简化为圆柱体,重力加速度。下列说法正确的是( )
A.当底板与水平面间的夹角为时,底板对这袋水泥的支持力为
B.当底板与水平面间的夹角为时,支架对这袋水泥的支持力为
C.缓慢压下把手的过程中,支架对这袋水泥的支持力一直增大
D.缓慢压下把手的过程中,底板对这袋水泥的支持力一直增大
【答案】C
【详解】AB.当底板与水平面夹角为时,底板、支架对水泥作用力大小相等,根据平衡条件有
可知底板、支架对水泥作用力大小均为,故AB错误;
CD.当缓慢压下把手时,作出动态变化图,如图所示
由图可知支架对水泥的支持力增大,底板对水泥的支持力减小,故C正确,D错误。
故选C。
11. 如图所示,在竖直粗糙的固定杆上用铰链连有一外力控制的粗糙轻杆,套在轻杆上的轻质小环A通过不可伸长的轻绳跨过光滑动滑轮与固定杆上的轻质小环B连接,滑轮上挂一重物,开始时轻杆水平。现让轻杆绕铰链逆时针缓慢转动较小角度,转动过程中,轻环A、B始终未滑动,下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力变大
B.轻环A所受的杆的作用力变大
C.轻环B所受的摩擦力不变
D.轻环B所受的支持力变大
【答案】C
【详解】A.对重物和滑轮受力分析,根据同一根绳上的力大小相等,可知受力如下图
根据受力平衡,可知竖直方向2Tsinα=G
结合几何关系,可知轻杆逆时针转动一个较小角度后,α变大,绳上的拉力T变小,故A错误;
B.对A受力分析,结合A选项分析可知,绳上的拉力大小相等,即绳对环的拉力大小满足T′=T,如下图
根据轻环A受力平衡,可知杆对环A的支持力与摩擦力的合力,与绳上的拉力平衡,由A选项分析可知绳上拉力变小,可得A所受杆的作用力变小,故B错误;
CD.对B受力分析,结合A选项分析可知,绳上的拉力大小相等,即绳对环的拉力大小满足T′=T,如下图
由B受力平衡可知,在水平方向T′cosα=NB
α角变大,T′减小,则支持力NB变小;
竖直方向T′sinα=fB
由A选项分析可知Tsinα=G,即fB=G
即B所受的摩擦力不变;故C正确,D错误。
故选C。
12. 如图甲所示,夏日炎炎,紫外线强烈,很多爱美的女士为了保护好自己脸部的肌肤都选择了佩戴防晒口罩。图乙为一侧耳朵佩戴口罩的示意图,和两段口罩带与水平方向夹角分别为15°和75°。假若口罩带可认为是一段劲度系数为的弹性轻绳,在佩戴好口罩后弹性轻绳被拉长了。弹性绳涉及到的受力均在同一平面内,忽略一切摩擦,则下列说法正确的是( )
A.耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为37.5°
B.耳朵对口罩带的作用力方向与水平方向夹角为30°
C.耳朵受到的口罩带的作用力为
D.耳朵受到的口罩带的作用力为
【答案】C
【详解】设耳朵分别受到段口罩带的拉力为,如图所示
根据几何关系可得作用力方向与水平方向夹角
由胡克定律可得
耳朵受到的口罩带的作用力为
故选C。
13. 如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( )
A.三条绳中的张力都相等
B.杆对地面的压力大于自身重力
C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力不为零
D.绳子拉力的作用力与杆的重力是一对平衡力
【答案】B
【详解】AC.由于三根绳子长度不同,说明三力与竖直方向的夹角不相同,由于杆保持静止且竖直,故在水平方向三力水平分力的合力应为零;故说明三力的大小不可能相等。故AC错误;
B.由于三力在竖直方向有拉力,杆在竖直方向合力为零,故杆对地面的压力大于重力;故B正确;
D.由于杆受绳子的拉力、重力及支地面的持力,故绳子拉力的合力与重力的合力等于地面对杆的支持力,故D错误。
故选B。
14. 2025年4月20日阜阳马拉松正式开跑,组委会使用无人机进行巡拍以便掌握赛事情况。一架质量为的无人机在某一高度水平匀速飞行,机身与水平面夹角为,重力加速度为,无人机受到垂直于机身的升力和与速度方向相反的阻力。则机身的升力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】无人机在某一高度水平匀速飞行,竖直方向根据平衡条件可得
解得机身的升力大小为
故选D。
15. 宣笔、徽墨、宣纸、歙砚是中国独有的书法绘画工具。利用砚台研墨时讲究“圆、缓、匀”,在研墨的过程中,砚台始终静止在水平桌面上,如图所示。当墨条的速度水平向右时,则( )
A.桌面与砚台之间没有摩擦力
B.砚台对桌面的摩擦力方向水平向右
C.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
D.桌面对砚台的摩擦力和墨条对砚台的摩擦力是一对作用力与反作用力
【答案】B
【详解】ABD.砚台始终静止在水平桌面上,墨条对其有水平向右的滑动摩擦力,桌面对其有水平向左的静摩擦力,二者是一对平衡力,同时砚台对桌面有水平向右的静摩擦力,故A错误,B正确,D错误;
C.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力,正确的是,故C错误。
故选B。
1 / 1
学科网(北京)股份有限公司
$$
相关资源
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。