2024-2025學年高一物理上學期期中期末考點大串講專題03相互作用-力知識點過關新人教版必修第一冊

專題03相互作用—力【學問梳理】學問點1：整體法與隔離法【必備學問】

【例1】（2024·江蘇·海安高級中學高一階段練習）懸索橋的簡化模型如下：吊橋六對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，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．對整體受力分析可得解得每根鋼桿的拉力為B錯誤；CD．以圖中左邊部分為探討對象，如圖所示依據(jù)平衡條件可得CD錯誤；A．以結(jié)點A為探討對象，如圖所示由圖可得依據(jù)幾何關系A正確。故選A?！就卣褂柧?】（2024·浙江·余姚中學高一階段練習）如圖所示，B、C兩個小球用細線懸掛于豎直墻面上的A、D兩點，兩球均保持靜止，已知B球的重力為20N，C球的重力為30N，細線AB與豎直墻面之間的夾角為37°，細線CD與豎直墻面之間的夾角為53°，（已知）則下列選項正確的是（??）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．選兩個小球整體為探討對象，依據(jù)平衡條件得解得故AB正確；CD．對C球受力分析依據(jù)平衡條件得解得故CD錯誤。故選AB。學問點2：動態(tài)平衡問題【必備學問】解決動態(tài)平衡問題的常用方法有圖解法、解析式法、極限法等。1.在物體受到三個力而平衡的狀況下或可等效為三個力作用下的平衡時采納圖解法較為簡潔直觀，由線段長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題及臨界狀態(tài)。2.用解析式法解決動態(tài)平衡問題時，可用角度為變量，也可用幾何線段的長度為變量，由表達式判定力的變更狀況時，需切實留意變量的取值范圍。3.用極限法判定時，除了通過比較初、末狀態(tài)來判定變更，為防止過程中的非單調(diào)變更，有時需選取中間某一易于判定的位置進行驗證。【例2】（2024·全國·高一專題練習）“V”形吊車在港口等地有重要的作用.如圖所示，底座支點記為O點，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，另一根鋼索連接B點后跨過定滑輪吊著一質(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，不計一切摩擦，重力加速度為g。則下列說法正確的是（）A．定滑輪對鋼索的支持力為B．AB段鋼索所受到的拉力為2MgC．右臂OB對鋼索的支持力為D．底座對左臂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，設重物所在位置為C點，則鋼索在A點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，滑輪對鋼索的作用力故A正確；B．由題意可知，物體緩慢向上運動，鋼索拉力故B錯誤；C．以B點為探討對象，受力分析如圖2所示，可知解得故C錯誤；D．以整體為探討對象，鋼索也與底座接觸，底座對整體的支持力大于，故D選項錯誤。故選A?！就卣褂柧?】（2024·吉林·東北師大附中高一期中）疫情期間，一位快遞小哥通過如圖裝置“無接觸”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，完成物資的運輸。若繩的重力及定滑輪的摩擦不計，滑輪大小忽視不計，則（）A．物資向上勻速運動時，快遞小哥受到地面的靜摩擦力不斷增大B．物資向左緩慢運動時，快遞小哥手中的繩的拉力不斷增大C．物資向左緩慢運動時，三樓居民作用于物資的水平力不斷增大D．整個運輸過程中，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，所受合力為零，繩子拉力大小始終不變。快遞小哥位置不變，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錯誤；B．物資緩慢向左運動時，設左邊繩子與豎直方向夾角為，對物資由平衡條件可得物資向左運動過程，增大，故繩子拉力T增大，故B正確；C．物資向左緩慢運動時，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，即物資向左運動過程，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，繩子對小哥有水平方向的拉力，則地面對小哥有水平方向的摩擦力，故整個運輸過程，快遞小哥與居民受到的靜摩擦力不會總是相等，故D錯誤。故選BC。學問點3：摩擦力的動態(tài)變更與突變問題【必備學問】1.靜摩擦力的大小與壓力無關，隨著使物體產(chǎn)生相對運動趨勢的力的變更而變更，處于平衡狀態(tài)的物體所受靜摩擦力大小可以通過物體的受力狀況來確定。2.滑動摩擦力的大小與壓力成正比，與物體運動速度大小、接觸面積的大小無關。3.靜摩擦力存在一個最大值，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摩擦力的大小略大一點。靜摩擦力突變?yōu)榛瑒幽Σ亮r的臨界狀態(tài)是靜摩擦力達到最大靜摩擦力；滑動摩擦力突變可能為靜摩擦力的臨界狀態(tài)是相對速度減小到零?！纠?】（2024·江蘇省南通中學高一階段練習）用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速直線運動，從時刻起水平力F的大小隨時間勻稱減小，到時刻F減小為零，則物體所受的摩擦力隨時間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，物體在勻速運動，從t=0時刻，拉力F起先勻稱減小，t1時刻拉力減小為零，出現(xiàn)的摩擦力有兩種可能，一是當拉力為零時，物體仍在滑動，則受到的始終是滑動摩擦力，即大小不變；另一是當拉力為零前，物體已靜止，則當拉力為零時，則先是滑動摩擦力，后是靜摩擦力，滑動摩擦力大小不變，而靜摩擦力的大小與拉力相等，而此時拉力小于滑動摩擦力大小。故選D?！就卣褂柧?】（2024·浙江湖州·高一期末）小張同學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木板上，通過輕繩與固定在水平試驗操作臺上的力傳感器連接?，F(xiàn)用水平向左的力F將長木板從物塊下面拉出，傳感器記錄的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．2.5~3.5s內(nèi)物塊受到的是滑動摩擦力B．長木板受到的摩擦力總是水平向右C．物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)約為0.25D．向左拉長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，說明這段時間物塊受到的是靜摩擦力，A錯誤；B．依據(jù)平衡條件物塊受到長木板對它的摩擦力水平向左，依據(jù)牛頓第三定律，長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)定時為8N，故滑動摩擦力大小為8N，則有解得C錯誤；D．長木板與操作臺間有摩擦力，且不能保證長木板勻速運動，故拉長木板的力和圖乙的細線所受的力不同。D錯誤。故選B。學問點4：滑輪模型【必備學問】滑輪模型中包括光滑滑輪、掛在繩上的光滑掛鉤、穿過繩的光滑環(huán)。1.對于輕質(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，方向關于固定裝置與對滑輪的作用力對稱。2.對于光滑動滑輪、掛在繩上的光滑掛鉤、穿過繩的光滑環(huán)，兩側(cè)繩中張力關于豎直方向?qū)ΨQ，繩與豎直方向的夾角大小取決于兩懸點間的水平距離d與繩的總長度l，有?！纠?】（2024·全國·高一課時練習）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，另一端跨過滑輪后懸掛一質(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，對繩B點受力分析：滑輪受到繩子的作用力應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°，則由幾何學問得：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錯誤；C．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，C錯誤；D．綜上分析滑輪受到繩子的作用力大小為50N，D錯誤；故選A?！就卣褂柧?】（2024·全國·高一專題練習）如圖為頸部牽拉器牽拉頸椎肥大患者的示意圖.當頸部肥大壓迫神經(jīng)時，須要用頸部牽拉器牽拉頸部，以緩解神經(jīng)壓迫癥狀.圖中牽拉細繩為跨過三個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】頸部牽拉器進行受力分析，如圖所示：由平行四邊形定則，將力進行合成，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Ａ錯誤；B．2G，與結(jié)論不相符，選項B錯誤；C．，與結(jié)論相符，選項C正確；D．3G，與結(jié)論不相符，選項D錯誤；學問點5:繩、桿、彈簧模型【必備學問】無彈性的輕繩只能對物體產(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·高一課時練習）如圖所示，兩個可視為質(zhì)點的小球和，用質(zhì)量可忽視的剛性細桿相連，放置在一個光滑的半球面內(nèi)，已知小球和的質(zhì)量之比為。當兩球處于平衡狀態(tài)時，光滑球面對小球的支持力大小等于，對小球的支持力大小等于。若要求出的比值大小，則（）A．須要知道剛性細桿的長度與球面半徑的關系 B．須要知道剛性細桿的長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小球和受力分析有，依據(jù)幾何關系有，則有故選C?！就卣褂柧?-1】（2024·江西·貴溪市第一中學高一階段練習）如圖所示裝置，兩根細繩拴住一球，保持兩細繩間的夾角θ=120°不變，若把整個裝置在豎直平面內(nèi)順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°，則在轉(zhuǎn)動過程中，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：畫小球的受力分析圖，構建力的矢量三角形，由于這個三角形中重力不變，F(xiàn)T1、FT2的夾角（180°－θ）保持不變，這類似于圓周角對應弦長的關系，作初始三角形的外接圓，然后讓FT1、FT2的交點在圓周上按題中轉(zhuǎn)動規(guī)律轉(zhuǎn)動，如下圖，力的三角形的外接圓正好是以初態(tài)時的FT2為直徑的圓周，可知在順時針轉(zhuǎn)動過程中，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，CA繩沿豎直方向，此時FT2為零，故選BCD。解法二：如下圖，構建初始力的三角形，在這個三角形中，小球重力不變，F(xiàn)T1、FT2的夾角（180°－θ）保持不變，設另外兩個夾角分別為α、β由正弦定理得整個裝置順時針緩慢轉(zhuǎn)動90°過程的中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?！就卣褂柧?-2】（2024·全國·高一專題練習）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。現(xiàn)將輕繩一端拴在小球A上，另一端通過光滑的小滑輪O'由力F牽引，定滑輪位于O的正上方，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)變更力F的大小使小球A和輕彈簧從圖示位置緩慢運動到O'正下方，且彈簧的長度始終不變，木板始終保持靜止，則