2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專項攻關(guān)高分秘籍 專題02 相互作用學(xué)案.doc

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專題02 相互作用 【備考建議】 本專題在全國卷中占有較高的分值，考查頻率最高的是摩擦力及共點力的平衡，常以選擇題的形式出現(xiàn)，對理解能力要求較高。也有與牛頓運動定律、能量以及電磁學(xué)等知識結(jié)合的計算題，難度中等偏下?？忌煊洀椓?、摩擦力方向的判斷和大小的分析與計算規(guī)律，熟練掌握受力分析技巧、動態(tài)平衡問題、極值與臨界問題的解題思路 【經(jīng)典例題】（包括了力學(xué)中的三種力、力的合成和分解法、力的動態(tài)分析、死結(jié)和活結(jié)問題、連接體問題、輕繩和輕桿問題等） 1、 力學(xué)中的三種力-重力、彈力、摩擦力 例1如圖所示，兩個物體A、B疊放在一起，接觸面粗糙。現(xiàn)將它們同時以相同的速度水平拋出，不計空氣阻力。在運動的過程中，物體B （ ） A. 只受重力 B. 受重力和A對它的壓力 C. 受重力和A對它的摩擦力 D. 受重力、A對它的壓力和摩擦力 【答案】A 考點：本題考查平拋運動、力。 例2(2018衡水調(diào)研)裝修工人在搬運材料時施加一個水平拉力將其從水平臺面上拖出，如圖所示，則在勻加速拖出的過程中(　　) A．材料與平臺之間的接觸面積逐漸減小，摩擦力逐漸減小 B．材料與平臺之間的相對速度逐漸增大，摩擦力逐漸增大 C．平臺對材料的支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小 D．材料與平臺之間的動摩擦因數(shù)不變，支持力也不變，因而工人的拉力也不變 【答案】D 二、力的合成與分解-平行四邊形法、正交分解法 例1（2018安徽合肥三模） 一直角V形槽固定在水平面上，其橫截面如圖所示，BC面與水平面間夾角為60，有一質(zhì)量為m的正方體木塊放在槽內(nèi)，木塊與AB面間的動摩擦因數(shù)為μ，與BC面間無摩擦?，F(xiàn)用平行于槽的水平力F推木塊，使之沿槽向里勻速運動，重力加速度為g。下列說法正確的是（ ） A. 木塊受到5個力的作用 B. 木塊對V形槽的作用力大小為mg C. 推力F大小為=μmg D. 木塊對BC面的壓力大小為 【參考答案】AC 【命題意圖】本題考查受力分析、力的分解、摩擦定律、平衡條件及其相關(guān)的知識點。 【易錯剖析】解答此題常見錯誤主要有：一是沒有看清題述，誤認(rèn)為V形槽兩個側(cè)面對木塊都有摩擦力，分析受力得出木塊受到6個力，導(dǎo)致漏選A，導(dǎo)致運用平衡條件得出推力大小大于=μmg，導(dǎo)致漏選C；二是沒有考慮到摩擦力，根據(jù)平衡條件導(dǎo)致錯選B；三是力的分解出錯，導(dǎo)致錯選D。 例2所受重力G1=8N的砝碼懸掛在繩PA和PB的結(jié)點上．PA偏離豎直方向37角，PB在水平方向，且連在所受重力為G2=100N的木塊上，木塊靜止于傾角為θ=37的斜面上，如圖所示．試求： （1）木塊與斜面間的摩擦力； （2）木塊所受斜面的彈力． 【答案】（1）（2） 【解析】（1）（2）對結(jié)點P受力分析如圖甲所示，由平衡條件得： 在豎直方向：（1分） 考點：共點力的平衡條件的應(yīng)用 【名師點睛】在處理共點力平衡問題時，關(guān)鍵是對物體進行受力分析，然后根據(jù)正交分解法將各個力分解成兩個方向上的力，然后列式求解，如果物體受到三力處于平衡狀態(tài)，則可根據(jù)矢量三角形法，將三個力移動到一個三角形中，然后根據(jù)角度列式求解．本題先以結(jié)點P為研究對象，分析受力情況，由平衡條件求出BP繩的拉力大小，再以G2為研究對象，分析受力，作出力圖，根據(jù)平衡條件求解斜面對木塊的摩擦力和彈力。 三、動態(tài)平衡問題 例1（2018江西南昌三模）如圖所示，傾斜的木板上有一靜止的物塊，水平向右的恒力F作用在該物塊上，在保證物塊不相對于木板滑動的情況下，現(xiàn)以過木板下端點O的水平軸為轉(zhuǎn)軸，使木板在豎直面內(nèi)順時針緩慢旋轉(zhuǎn)一個小角度。在此過程中下面說法正確的是 A．物塊所受支持力一定變大 B．物塊所受支持力和摩擦力的合力一定不變 C．物塊所受摩擦力可能變小 D．物塊所受摩擦力一定變大 【參考答案】BC 【命題意圖】本題考查受力分析、平衡條件及其相關(guān)的知識點。 例2(2018衡水檢測)如圖所示，有一質(zhì)量不計的桿AO，長為R，可繞A自由轉(zhuǎn)動。用繩在O點懸掛一個重為G的物體，另一根繩一端系在O點，另一端系在圓弧形墻壁上的C點。當(dāng)點C由圖示位置逐漸向上沿圓弧CB移動過程中(保持OA與地面夾角θ不變)，OC繩所受拉力的大小變化情況是(　　) A．逐漸減小　　　　　　　 B．逐漸增大 C．先減小后增大 D．先增大后減小 【參考答案】C 四、平衡狀態(tài)的連接體問題 例1(2018揚州調(diào)研)兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，如圖所示，OA、OB與水平面的夾角分別為30、60，M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(　　) A．繩OA對M的拉力小于繩OB對M的拉力 B．繩OA、OB對M的拉力大小相等 C．m受到水平面的靜摩擦力大小為零 D．m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左 【參考答案】AD 【解析】設(shè)繩OA對M的拉力為FA，繩OB對M的拉力為FB，由M處于靜止?fàn)顟B(tài)可得：FAcos 30＝FBcos 60即FA＝FB，故選項A正確，B錯誤；因FB＞FA，物體m有向右滑動的趨勢，m受到水平面的摩擦力的方向水平向左， 選項D正確，C錯誤。 例2如圖所示，一質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平地面上，物體B受沿斜面向上力F作用沿斜面勻速上滑，A、B之間的動摩擦因數(shù)為，，且質(zhì)量均為m，則 （ ） A. A、B保持相對靜止 B. 地面對斜面體的摩擦力等于 C. 地面受到的壓力等于(M +2m)g D. B與斜面間的動摩擦因數(shù)為 【答案】D 考點：共點力的平衡。 五、與彈簧相關(guān)的平衡問題 例1（2018全國聯(lián)考）．如圖所示，A、B、C三個物體的質(zhì)量是，A、B兩物體通過繩子繞過定滑輪相連，B、C用勁度系數(shù)k2的彈簧相連，彈簧k1一端固定在天花板上，另一端與滑輪相連。開始時，A、B兩物體在同一水平面上，不計滑輪、繩子、彈簧的重力和一切摩擦。現(xiàn)用豎直向下的力緩慢拉動A物體，在拉動過程中，彈簧、與A、B相連的繩子始終豎直，到C物體剛要離開地面（A沒落地，B沒有與滑輪相碰）， 此時A、B兩物體的高度差 A. B. C. D. 【參考答案】D 【名師解析】開始時，彈簧k1的拉力是A物體重力的兩倍，所以它的拉伸量；彈簧k2壓力是B、A兩物體的重力差，所以它的壓縮量。 當(dāng)?shù)紺物體剛要離開地面時，彈簧k1的拉力是B、C兩物體重力和的兩倍，所以它的位伸量，； 例2(2018啟東中學(xué))如圖所示,在粗糙水平面上放置A、B、C、D四個小物塊,各小物塊之間由四根完全相同的輕彈簧相互連接,正好組成一個菱形,∠BAD=120,整個系統(tǒng)保持靜止?fàn)顟B(tài).已知A物塊所受的摩擦力大小為f,則D物塊所受的摩擦力大小為 (　　) A. f B. f C. f D. 2f 【參考答案】C　 六、活結(jié)問題 例1（2018云南昭通五校聯(lián)考）如圖所示，某同學(xué)通過滑輪組將一重物緩慢吊起的過程中，該同學(xué)對繩的拉力將（滑輪與繩的重力及摩擦均不計）（ ） A． 越來越小 B． 越來越大 C． 先變大后變小 D． 先變小后變大 2.【參考答案】B 例2.(2016湖北華師一附中等八校聯(lián)考)如圖7所示，兩豎直木樁ab、cd固定，一不可伸長的輕繩兩端固定在a、c端，繩長為L，一質(zhì)量為m的物體A通過輕質(zhì)光滑掛鉤掛在輕繩中間，靜止時輕繩兩端夾角為120。若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋，物體A懸掛后仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，橡皮筋處于彈性限度內(nèi)。若重力加速度大小為g，關(guān)于上述兩種情況，下列說法正確的是(　　) A.輕繩的彈力大小為2mg B.輕繩的彈力大小為mg C.橡皮筋的彈力大于mg D.橡皮筋的彈力大小可能為mg 【參考答案】　B 七、死結(jié)問題 例1(2016遼寧朝陽三校聯(lián)考) (14分)物體A的質(zhì)量為2 kg，兩根輕細(xì)繩b和c的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體A上，在物體A上另施加一個方向與水平線成θ角的拉力F，相關(guān)幾何關(guān)系如圖所示，θ＝60。若要使兩繩都能伸直，求拉力F的大小范圍。(g取10 m/s2) 【解析】　作出物體A的受力分析圖如圖所示，由平衡條件得 Fsin θ＋F1sin θ－mg＝0① Fcos θ－F2－F1cos θ＝0② 所以由③式得Fmax＝＝N 由④式得，F(xiàn)min＝＝N。 綜合得F的取值范圍為N≤F≤N。 【參考答案】　N≤F≤N 【走進高考】 1、 (2018石家莊聯(lián)考)如圖所示，物塊M在靜止的傳送帶上勻速下滑時，傳送帶突然順時針(圖中箭頭所示)轉(zhuǎn)動起來，則傳送帶轉(zhuǎn)動后，下列說法正確的是(　　) A．M受到的摩擦力不變 B．M受到的摩擦力變大 C．M可能減速下滑 D．M可能減速上滑 2、(2016山東淄博模擬)如圖所示，一只小鳥沿著較粗且均勻的樹枝從右向左緩慢爬行，在小鳥從A運動到B的過程中 A．樹枝對小鳥的作用力先減小后增大 B．樹枝對小鳥的摩擦力先增大后減小 C．樹枝對小鳥的彈力先增大后減小 D．樹枝對小鳥的彈力保持不變 3、多選（2018天津卷）明朝謝肇淛的《五雜組》中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之,曰：無煩也，我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進去，經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為θ，現(xiàn)在木楔背上加一力F，方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力FN，則 A. 若F一定，θ大時大 B. 若F一定，θ小時大 C. 若θ一定，F(xiàn)大時大 D. 若θ一定，F(xiàn)小時大 4、多選（2018廣州一模）如圖，半圓柱體Q放在水平地面上，表面光滑的圓柱體P放在Q和墻壁之間，Q的軸線與墻壁之間的距離為L，已知Q與地面間的動摩擦因數(shù)=0.5，P、Q橫截面半徑均為R，P的質(zhì)量是Q的2倍，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則 A．L越大，P、Q間的作用力越大 B．L越大，P對墻壁的壓力越小 C．L越大，Q受到地面的摩擦力越小 D．L的取值不能超過 5、粗鐵絲彎成如圖所示半圓環(huán)的形狀，圓心為O，半圓環(huán)最高點B處固定一個小滑輪，小圓環(huán)A用細(xì)繩吊著一個質(zhì)量為m2的物塊并套在半圓環(huán)上。一根一端拴著質(zhì)量為m1的物塊的細(xì)繩，跨過小滑輪后，另一端系在小圓環(huán)A上。設(shè)小圓環(huán)、滑輪、繩子的質(zhì)量以及相互之間的摩擦均不計，繩子不可伸長。若整個系統(tǒng)平衡時角AOB為α，則兩物塊的質(zhì)量比m1︰m2為 （ ） A. cos B. 2sin C. sin D. 2 cos 6、如圖所示，輕桿BC的一端用鉸鏈接于C，另一端懸掛重物G，并用細(xì)繩繞過定滑輪用力拉住。開始時，，現(xiàn)用拉力F使緩慢減小，直到BC接近豎直位置的過程中，桿BC所受的壓力 （ ） A．保持不變 B．逐漸增大 C．逐漸減小 D．先增大后減小 7、(2017湖南十二校聯(lián)考)如圖所示，光滑斜面的傾角為30，輕繩通過兩個滑輪與A相連，輕繩的另一端固定于天花板上，不計輕繩與滑輪的摩擦。物塊A的質(zhì)量為m，不計滑輪的質(zhì)量，掛上物塊B后，當(dāng)動滑輪兩邊輕繩的夾角為90時，A、B恰能保持靜止，則物塊B的質(zhì)量為(　　) A.m　　　　　　　　 B.m C．m D．2m 8、 (2018青島名校聯(lián)考)如圖所示，一質(zhì)量均勻的實心圓球被直徑AB所在的平面一分為二，先后以AB沿水平和豎直兩種不同方向放置在光滑支架上，處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩半球間的作用力分別為F和F′，已知支架間的距離為AB長度的一半，則等于(　　) A. B. C. D. 9、如圖所示，傾角為30的光滑斜面上，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m的小球上，另一端固定在墻上的P點．小球在斜面上靜止時，彈簧與豎直方向的夾角為60，則彈簧的形變量大小為 （ ） A. B. C. D. 10、如圖所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圓柱體上，小球B用水平輕彈簧拉著系于豎直板上，兩小球A、B通過光滑滑輪O用輕質(zhì)細(xì)線相連，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知B球質(zhì)量為m，O點在半圓柱體圓心O1的正上方，OA與豎直方向成30角，OA長度與半圓柱體半徑相等，OB與豎直方向成45角，則下列敘述正確的是 （ ） A. 小球A、B受到的拉力TOA與TOB相等，且TOA＝TOB＝ B. 彈簧彈力大小 C. A球質(zhì)量為 D. 光滑半圓柱體對A球支持力的大小為mg 11、如圖所示，M為定滑輪，一根細(xì)繩跨過M，一端系著物體C，另一端系著一動滑輪N，動滑輪N兩側(cè)分別懸掛著A、B兩物體，已知B物體的質(zhì)量為3kg，不計滑輪和繩的質(zhì)量以及一切摩擦，若C物體的質(zhì)量為9kg，則關(guān)于C物體的狀態(tài)下列說法正確的是 （ ） A. 當(dāng)A的質(zhì)量取值合適，C物體有可能處于平衡狀態(tài) B. 無論A物體的質(zhì)量是多大，C物體不可能平衡 C. 當(dāng)A的質(zhì)量足夠大時，C物體不可能向上加速運動 D. 當(dāng)A的質(zhì)量取值合適，C物體可以向上加速也可以向下加速運動 12、如圖所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計，滑輪軸O安在一根輕木桿B上，一根輕繩AC繞過滑輪，A端固定在墻上，且繩保持水平，C端掛一重物，BO與豎直方向夾角θ=45，系統(tǒng)保持平衡．若保持滑輪的位置不變，改變θ的大小，則滑輪受到木桿作用力大小變化情況是（　?。? A．只有角θ變小，作用力才變大 B．只有角θ變大，作用力才變大 C．不論角θ變大或變小，作用力都是變大 D．不論角θ變大或變小，作用力都不變 13、(2016寧夏銀川模擬)兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，如圖所示，OA、OB與水平面的夾角分別為30、60，M、m均處于靜止?fàn)顟B(tài)。則(　　) A.繩OA對M的拉力大小大于繩OB對M的拉力大小 B.繩OA對M的拉力大小小于繩OB對M的拉力大小 C.m受到水平面的靜摩擦力大小為零 D.m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左 14（2018全國聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為m的木板B放在水平地面上，質(zhì)量也為m的木箱A放在木板B上．一根輕繩一端拴在木箱上，另一端拴在地面的木樁上，繩繃緊時與水平面的夾角為θ。已知木箱A與木板B之間的動摩擦因數(shù)、木板B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ。現(xiàn)用水平力F將木板B從木箱A下面勻速抽出。則下列說法確的是 A.細(xì)繩的張力大小 B.細(xì)繩的張力大小 C.水平拉力 D. 水平拉力 15、（2018湖北華大新高考聯(lián)盟測評）如圖（a）所示，三棱柱的左、右兩側(cè)斜面的傾角a＝b＝45，物塊P、Q用跨過定滑輪的輕繩相連，分別放在兩側(cè)的斜面上，此時物塊P恰好不向下滑動。已知P、Q與斜面之間的動摩擦因數(shù)均為m＝tanl5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。 （1）求物塊P、Q的質(zhì)量之比m1：m2； （2）當(dāng)三棱柱緩慢繞右側(cè)棱邊順時針轉(zhuǎn)動q角，如圖（b）所示，物塊Q恰好不下滑，求q角。 16、（2015河北石家莊質(zhì)檢I）如圖所示，質(zhì)量M等于2kg的木塊套在水平固定桿上，并用輕繩與質(zhì)量m=1kg 的小球相連。今用跟水平方向成60角的力F=10 N拉著球并帶動木塊一起向右勻速運動，運動中M、 m相對位置保持不變，g取10ms2。求： （1）輕繩與水平方向夾角θ； （2）木塊M與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ。 1、【參考答案】A 2、【參考答案】C 3、【參考答案】BC 【名師解析】試題分析：由于木楔處在靜止?fàn)顟B(tài)，故可將力F沿與木楔的斜面垂直且向上的方向進行分解，根據(jù)平行四邊形定則，畫出力F按效果分解的圖示．并且可據(jù)此求出木楔兩側(cè)產(chǎn)生的推力． 選木楔為研究對象，木楔受到的力有：水平向右的F、和兩側(cè)給它的與木楔的斜面垂直的彈力，由于木楔處于平衡狀態(tài)，所以兩側(cè)給木楔的斜面垂直的彈力與F沿兩側(cè)分解的推力是相等的，力F的分解如圖： 則，，故解得，所以F一定時，越小，越大；一定時，F(xiàn)越大，越大，BC正確； 4、【參考答案】AD 【名師解析】隔離P受力分析，畫出受力分析圖，L越大，P、Q間的作用力越大，墻壁對P的作用力越大，根據(jù)牛頓第三定律，L越大，P對墻壁的壓力越大，選項A正確B錯誤；對P、Q整體受力分析，由平衡條件可知，L越大，Q受到地面的摩擦力越大，選項C錯誤；當(dāng)L的取值為時，圓柱體圓心的連線與水平面夾角的余弦值為3/5，正弦值為4/5，設(shè)Q的質(zhì)量為m，則P、Q間的作用力為F=2.5mg，其水平分力為Fx=2.5mg3/5=1.5mg，Q與地面之間的壓力為3mg，Q與地面之間的最大靜摩擦力為f=3mg=1.5mg，所以L的取值不能超過，若L的取值超過，則平衡不能維持，選項D正確。 5、【答案】B 【解析】 考點：力的平衡及正交分解法。 6、 【答案】A 【解析】 以B點為研究對象，受到三個力分別為重物拉B點拉力T1=G，AB繩子拉力T2=F，及桿CB對B的彈力FN，三力合成如圖所示，從圖中可以看出，則有，得，則A正確。 考點：本題考查物體的平衡。 7、【參考答案】A 8、【參考答案】A 9、【答案】D 【解析】 對小球受力分析得，球受三個力的作用，一是重力mg，二是彈簧對球斜向下的彈力kx，三是斜面對球的支持力F，對這三個力沿豎起與水平方向正交分解得，在水平方向：Fsin30=kxsin60；在豎直方向：Fcos30=kxcos60+mg，聯(lián)立方程解之得x=mg/k，故D正確。 考點：力的正交分解。 10、【答案】C 【解析】對B受力分析可知：細(xì)繩的拉力，則TOA＝TOB＝，選項A錯誤；彈簧彈力大小，選項B錯誤；對A球受力分析可知： ，解得： ，選項C正確；光滑半圓柱體對A球支持力的大小為，選項D錯誤；故選C． 考點：物體的平衡 11、【答案】AD 考點：牛頓定律的應(yīng)用 【名師點睛】此題是牛頓第二定律的應(yīng)用問題；解題時要分析滑輪兩邊物體的質(zhì)量關(guān)系，根據(jù)牛頓定律討論求解． 12、【參考答案】.D 【名師解析】：對滑輪受力分析，受兩個繩子的拉力和桿的彈力；滑輪一直保持靜止，合力為零，故桿的彈力與兩個繩子的拉力的合力等值、反向、共線；由于兩個繩子的拉力大小等于重物的重力，大小不變，方向也不變，故兩個拉力的合力為 mg，與水平方向成45斜向右下方，選項D正確。 13、 【參考答案】BD 【名師解析】取O點為研究對象進行受力分析，如圖所示，則有FTA＜FTB，所以m受水平面的靜摩擦力的方向水平向左，選項B、D正確。 14、 【參考答案】C 【名師解析】木箱A受力分析如圖所示 15、【名師解析】（1）三棱柱轉(zhuǎn)動之前，物塊P恰好不向下滑動。分析P的受力，有 Ff1＝mFN1（1分） FN1＝m1gcosa（1分） m1gsina－Ff1＝FT（1分） 分析Q的受力，有 Ff2＝mFN2（1分） FN2＝m2gcosb[來源:Z|X|X|K] m2gsinb＋Ff2＝FT 解得： （2）三棱柱轉(zhuǎn)動q角后，物塊Q恰好不下滑。分析Q的受力，有 （1分） ＝m1gcos(a－q)（1分） m1gsin(a－q)＋＝（1分） 聯(lián)立解得： 所以q＝30 16、【參考答案】（1）30 （2）μ＝ （2）M、m整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，可看做整體，系統(tǒng)所受合力為零。 以M、m整體為研究對象。由平衡條件得[] 水平方向Fcos60－μFN＝0 ③ 豎直方向FN＋Fsin60－Mg－mg＝0 ④ 由①②得μ＝。