2024-2025學(xué)年高一物理上學(xué)期期中期末考點(diǎn)大串講專題03相互作用-力知識(shí)點(diǎn)過(guò)關(guān)新人教版必修第一冊(cè)

專題03相互作用—力【學(xué)問(wèn)梳理】學(xué)問(wèn)點(diǎn)1：整體法與隔離法【必備學(xué)問(wèn)】

【例1】（2024·江蘇·海安高級(jí)中學(xué)高一階段練習(xí)）懸索橋的簡(jiǎn)化模型如下：吊橋六對(duì)鋼桿懸吊橋面分列橋面兩側(cè)，其上端掛在兩根鋼纜上，如圖為其一側(cè)面圖，已知圖中相鄰兩鋼桿間距離為9m，靠橋面中心的鋼桿長(zhǎng)度為2m（即AA′=DD′=2m），BB′=EE′，CC′=PP′，又已知兩端鋼纜CM、PN與水平方向成45°角，鋼桿、鋼纜自重不計(jì)，每根鋼桿承受拉力相同，橋面總質(zhì)量m，則（）A．BB′=5mB．每根鋼桿拉力為C．鋼纜AD中拉力為D．鋼纜CM中拉力為【答案】A【詳解】B．對(duì)整體受力分析可得解得每根鋼桿的拉力為B錯(cuò)誤；CD．以圖中左邊部分為探討對(duì)象，如圖所示依據(jù)平衡條件可得CD錯(cuò)誤；A．以結(jié)點(diǎn)A為探討對(duì)象，如圖所示由圖可得依據(jù)幾何關(guān)系A(chǔ)正確。故選A?！就卣褂?xùn)練1】（2024·浙江·余姚中學(xué)高一階段練習(xí)）如圖所示，B、C兩個(gè)小球用細(xì)線懸掛于豎直墻面上的A、D兩點(diǎn)，兩球均保持靜止，已知B球的重力為20N，C球的重力為30N，細(xì)線AB與豎直墻面之間的夾角為37°，細(xì)線CD與豎直墻面之間的夾角為53°，（已知）則下列選項(xiàng)正確的是（??）A．AB繩中的拉力為40N B．CD繩中的拉力為30NC．BC繩中的拉力為20N D．BC繩與豎直方向的夾角為53°【答案】AB【詳解】AB．選兩個(gè)小球整體為探討對(duì)象，依據(jù)平衡條件得解得故AB正確；CD．對(duì)C球受力分析依據(jù)平衡條件得解得故CD錯(cuò)誤。故選AB。學(xué)問(wèn)點(diǎn)2：動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題【必備學(xué)問(wèn)】解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法有圖解法、解析式法、極限法等。1.在物體受到三個(gè)力而平衡的狀況下或可等效為三個(gè)力作用下的平衡時(shí)采納圖解法較為簡(jiǎn)潔直觀，由線段長(zhǎng)度可判定力的大小變更狀況，由線段方位可判定力的方向變更狀況，還可直觀確定極值問(wèn)題及臨界狀態(tài)。2.用解析式法解決動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題時(shí)，可用角度為變量，也可用幾何線段的長(zhǎng)度為變量，由表達(dá)式判定力的變更狀況時(shí)，需切實(shí)留意變量的取值范圍。3.用極限法判定時(shí)，除了通過(guò)比較初、末狀態(tài)來(lái)判定變更，為防止過(guò)程中的非單調(diào)變更，有時(shí)需選取中間某一易于判定的位置進(jìn)行驗(yàn)證?！纠?】（2024·全國(guó)·高一專題練習(xí)）“V”形吊車在港口等地有重要的作用.如圖所示，底座支點(diǎn)記為O點(diǎn)，OA為“V”形吊車的左臂，OA上端A處固定有定滑輪，OB為活桿且為“V”形吊車的右臂，一根鋼索連接底座與B點(diǎn)，另一根鋼索連接B點(diǎn)后跨過(guò)定滑輪吊著一質(zhì)量為M的重物，重物靜止.已知左臂OA與水平面的夾角為，左臂OA與鋼索AB段的夾角為θ，且左臂OA與右臂OB相互垂直，左臂OA、右臂OB總質(zhì)量為m，鋼索質(zhì)量忽視不計(jì)，不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是（）A．定滑輪對(duì)鋼索的支持力為B．AB段鋼索所受到的拉力為2MgC．右臂OB對(duì)鋼索的支持力為D．底座對(duì)左臂OA、右臂OB、重物整體的支持力為【答案】A【詳解】A．作示意圖如圖1所示，設(shè)重物所在位置為C點(diǎn)，則鋼索在A點(diǎn)夾角為定滑輪只變更鋼索拉力的方向，不變更力的大小，則鋼索對(duì)滑輪的作用力方向沿著的角平分線，即由牛頓第三定律可知，滑輪對(duì)鋼索的作用力故A正確；B．由題意可知，物體緩慢向上運(yùn)動(dòng)，鋼索拉力故B錯(cuò)誤；C．以B點(diǎn)為探討對(duì)象，受力分析如圖2所示，可知解得故C錯(cuò)誤；D．以整體為探討對(duì)象，鋼索也與底座接觸，底座對(duì)整體的支持力大于，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A?！就卣褂?xùn)練2】（2024·吉林·東北師大附中高一期中）疫情期間，一位快遞小哥通過(guò)如圖裝置“無(wú)接觸”配送把生活物資送入隔離單元樓居民手中?？爝f小哥和居民位置不變，先將物資勻速拉升至三樓，再由三樓居民用水平力將物資緩慢向左拉動(dòng)，完成物資的運(yùn)輸。若繩的重力及定滑輪的摩擦不計(jì)，滑輪大小忽視不計(jì)，則（）A．物資向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，快遞小哥受到地面的靜摩擦力不斷增大B．物資向左緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，快遞小哥手中的繩的拉力不斷增大C．物資向左緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，三樓居民作用于物資的水平力不斷增大D．整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，快遞小哥和三樓居民受到的摩擦力始終相同【答案】BC【詳解】A．物資勻速上升時(shí)，所受合力為零，繩子拉力大小始終不變?？爝f小哥位置不變，小哥受到繩子拉力的方向不變，可知小哥受力狀況全部不變，靜摩擦力不變，故A錯(cuò)誤；B．物資緩慢向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左邊繩子與豎直方向夾角為，對(duì)物資由平衡條件可得物資向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程，增大，故繩子拉力T增大，故B正確；C．物資向左緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力為零，水平方向上居民作用于物資的水平力始終等于繩子拉力的水平重量，即物資向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程，增大，三樓居民作用于物資的水平力不斷增大，故C正確；D．物資勻速上升階段，居民不受摩擦力作用，繩子對(duì)小哥有水平方向的拉力，則地面對(duì)小哥有水平方向的摩擦力，故整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程，快遞小哥與居民受到的靜摩擦力不會(huì)總是相等，故D錯(cuò)誤。故選BC。學(xué)問(wèn)點(diǎn)3：摩擦力的動(dòng)態(tài)變更與突變問(wèn)題【必備學(xué)問(wèn)】1.靜摩擦力的大小與壓力無(wú)關(guān)，隨著使物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的變更而變更，處于平衡狀態(tài)的物體所受靜摩擦力大小可以通過(guò)物體的受力狀況來(lái)確定。2.滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力成正比，與物體運(yùn)動(dòng)速度大小、接觸面積的大小無(wú)關(guān)。3.靜摩擦力存在一個(gè)最大值，即最大靜摩擦力，最大靜摩擦力的大小與壓力成正比。兩物體間壓力相同的狀況下，最大靜摩擦力比滑動(dòng)摩擦力的大小略大一點(diǎn)。靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力時(shí)的臨界狀態(tài)是靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力；滑動(dòng)摩擦力突變可能為靜摩擦力的臨界狀態(tài)是相對(duì)速度減小到零?！纠?】（2024·江蘇省南通中學(xué)高一階段練習(xí)）用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從時(shí)刻起水平力F的大小隨時(shí)間勻稱減小，到時(shí)刻F減小為零，則物體所受的摩擦力隨時(shí)間t的變更圖像可能是如圖中的（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】由題意可知，物體在勻速運(yùn)動(dòng)，從t=0時(shí)刻，拉力F起先勻稱減小，t1時(shí)刻拉力減小為零，出現(xiàn)的摩擦力有兩種可能，一是當(dāng)拉力為零時(shí)，物體仍在滑動(dòng)，則受到的始終是滑動(dòng)摩擦力，即大小不變；另一是當(dāng)拉力為零前，物體已靜止，則當(dāng)拉力為零時(shí)，則先是滑動(dòng)摩擦力，后是靜摩擦力，滑動(dòng)摩擦力大小不變，而靜摩擦力的大小與拉力相等，而此時(shí)拉力小于滑動(dòng)摩擦力大小。故選D。【拓展訓(xùn)練3】（2024·浙江湖州·高一期末）小張同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探討物塊受到的摩擦力狀況。質(zhì)量為4kg的物塊放置在粗糙的長(zhǎng)木板上，通過(guò)輕繩與固定在水平試驗(yàn)操作臺(tái)上的力傳感器連接。現(xiàn)用水平向左的力F將長(zhǎng)木板從物塊下面拉出，傳感器記錄的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．2.5~3.5s內(nèi)物塊受到的是滑動(dòng)摩擦力B．長(zhǎng)木板受到的摩擦力總是水平向右C．物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)約為0.25D．向左拉長(zhǎng)木板的圖線和圖乙的圖線相同【答案】B【詳解】A．2.5~3.5s內(nèi)物塊受到的始終在變更，依據(jù)平衡調(diào)整，故摩擦力也在變更，正壓力和接觸面不變，說(shuō)明這段時(shí)間物塊受到的是靜摩擦力，A錯(cuò)誤；B．依據(jù)平衡條件物塊受到長(zhǎng)木板對(duì)它的摩擦力水平向左，依據(jù)牛頓第三定律，長(zhǎng)木板受到的摩擦力總是水平向右，B正確；C．依據(jù)圖像可得繩的拉力穩(wěn)定時(shí)為8N，故滑動(dòng)摩擦力大小為8N，則有解得C錯(cuò)誤；D．長(zhǎng)木板與操作臺(tái)間有摩擦力，且不能保證長(zhǎng)木板勻速運(yùn)動(dòng)，故拉長(zhǎng)木板的力和圖乙的細(xì)線所受的力不同。D錯(cuò)誤。故選B。學(xué)問(wèn)點(diǎn)4：滑輪模型【必備學(xué)問(wèn)】滑輪模型中包括光滑滑輪、掛在繩上的光滑掛鉤、穿過(guò)繩的光滑環(huán)。1.對(duì)于輕質(zhì)滑輪類模型中，兩側(cè)繩是同一條繩，故兩側(cè)繩中張力大小相等，方向關(guān)于固定裝置與對(duì)滑輪的作用力對(duì)稱。2.對(duì)于光滑動(dòng)滑輪、掛在繩上的光滑掛鉤、穿過(guò)繩的光滑環(huán)，兩側(cè)繩中張力關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ，繩與豎直方向的夾角大小取決于兩懸點(diǎn)間的水平距離d與繩的總長(zhǎng)度l，有。【例4】（2024·全國(guó)·高一課時(shí)練習(xí)）水平橫梁的一端A插在墻壁內(nèi)，另一端裝有滑輪B，輕繩的一端固定于墻壁上C點(diǎn)，另一端跨過(guò)滑輪后懸掛一質(zhì)量為5kg的重物，∠CBA=30°，如圖所示，則滑輪受到繩子的作用力大小為（g=10m/s2）A．50N B．50N C．100N D．100N【答案】A【詳解】由題意可得，對(duì)繩B點(diǎn)受力分析：滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖中兩段繩中拉力F1和F2的合力F，因同一根繩張力到處相等，都等于物體的重量，即：。用平行四邊形定則作圖，由于拉力F1和F2的夾角為120°，則由幾何學(xué)問(wèn)得：F=50N，所以滑輪受繩的作用力為50N。方向與水平方向成30°角斜向下，A．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，A正確；B．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，B錯(cuò)誤；C．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，C錯(cuò)誤；D．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，D錯(cuò)誤；故選A。【拓展訓(xùn)練4】（2024·全國(guó)·高一專題練習(xí)）如圖為頸部牽拉器牽拉頸椎肥大患者的示意圖.當(dāng)頸部肥大壓迫神經(jīng)時(shí)，須要用頸部牽拉器牽拉頸部，以緩解神經(jīng)壓迫癥狀.圖中牽拉細(xì)繩為跨過(guò)三個(gè)光滑小滑輪的同一根繩子，牽拉繩分別為水平、豎直方向，牽拉物P的重力為G，不計(jì)小滑輪重力，則牽拉器作用在患者頭部的合力大小是A．GB．2GC．D．3G【答案】C【詳解】頸部牽拉器進(jìn)行受力分析，如圖所示：由平行四邊形定則，將力進(jìn)行合成，則有：同一根繩子上的拉力是到處相等的，T1=G，那么牽拉器作用在患者頸部的合力大?。籄．G，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)Ａ錯(cuò)誤；B．2G，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．，與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確；D．3G，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；學(xué)問(wèn)點(diǎn)5:繩、桿、彈簧模型【必備學(xué)問(wèn)】無(wú)彈性的輕繩只能對(duì)物體產(chǎn)生拉力，方向沿著繩子背離物體。物體處于平衡狀態(tài)時(shí)繩的拉力大小可由平衡條件確定。留意繩子的兩種狀況，“活結(jié)”即光滑滑輪、掛鉤、環(huán)兩側(cè)繩子中的張力大小肯定相等，而“死結(jié)”兩側(cè)繩子中的張力大小可以不相等，【例5】（2024·全國(guó)·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，兩個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球和，用質(zhì)量可忽視的剛性細(xì)桿相連，放置在一個(gè)光滑的半球面內(nèi)，已知小球和的質(zhì)量之比為。當(dāng)兩球處于平衡狀態(tài)時(shí)，光滑球面對(duì)小球的支持力大小等于，對(duì)小球的支持力大小等于。若要求出的比值大小，則（）A．須要知道剛性細(xì)桿的長(zhǎng)度與球面半徑的關(guān)系 B．須要知道剛性細(xì)桿的長(zhǎng)度和球面半徑的大小C．不須要其他條件，有 D．不須要其他條件，有【答案】C【詳解】受力分析如圖分別對(duì)小球和受力分析有，依據(jù)幾何關(guān)系有，則有故選C?！就卣褂?xùn)練5-1】（2024·江西·貴溪市第一中學(xué)高一階段練習(xí)）如圖所示裝置，兩根細(xì)繩拴住一球，保持兩細(xì)繩間的夾角θ=120°不變，若把整個(gè)裝置在豎直平面內(nèi)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°，則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，CA繩的拉力FT1大小和CB繩的拉力FT2的大小變更狀況是（）A．FT1始終增大 B．FT1先增大后減小C．FT2始終減小 D．FT2最終變?yōu)榱恪敬鸢浮緽CD【詳解】解法一：畫(huà)小球的受力分析圖，構(gòu)建力的矢量三角形，由于這個(gè)三角形中重力不變，F(xiàn)T1、FT2的夾角（180°－θ）保持不變，這類似于圓周角對(duì)應(yīng)弦長(zhǎng)的關(guān)系，作初始三角形的外接圓，然后讓FT1、FT2的交點(diǎn)在圓周上按題中轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，如下圖，力的三角形的外接圓正好是以初態(tài)時(shí)的FT2為直徑的圓周，可知在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，F(xiàn)T1先變大到最大為圓周直徑，然后再變小，F(xiàn)T2始終變小，轉(zhuǎn)到90°時(shí)，CA繩沿豎直方向，此時(shí)FT2為零，故選BCD。解法二：如下圖，構(gòu)建初始力的三角形，在這個(gè)三角形中，小球重力不變，F(xiàn)T1、FT2的夾角（180°－θ）保持不變，設(shè)另外兩個(gè)夾角分別為α、β由正弦定理得整個(gè)裝置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°過(guò)程的中θ角和mg保持不變，α角從30°增大到120°，β角從90°減小到0，依據(jù)三角函數(shù)可知FT1先變大后變小，F(xiàn)T2始終變小，最終變?yōu)榱?，故選BCD?！就卣褂?xùn)練5-2】（2024·全國(guó)·高一專題練習(xí)）木板B放置在粗糙水平地面上，O為光滑鉸鏈，如圖所示。輕彈簧一端與鉸鏈O固定連接，另一端系一質(zhì)量為m的小球A?，F(xiàn)將輕繩一端拴在小球A上，另一端通過(guò)光滑的小滑輪O'由力F牽引，定滑輪位于O的正上方，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)變更力F的大小使小球A和輕彈簧從圖示位置緩慢運(yùn)動(dòng)到O'正下方，且彈簧的長(zhǎng)度始終不變，木板始終保持靜止，則