高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題02 相互作用（原卷版）

專題02相互作用[題型導(dǎo)航]題型一彈力的分析與計算 1題型二“活結(jié)”和“死結(jié)”與“動桿”和“定桿”問題 3題型三摩擦力的分析與計算 6題型四摩擦力突變問題 8題型五共點力的合成 10題型六力分解的兩種常用方法 11[考點分析]題型一彈力的分析與計算1．彈力有無的判斷(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況．(2)假設(shè)法：對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力．(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在．(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運動狀態(tài)．2．彈力方向的判斷(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷．(2)根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向．3．彈力大小計算的三種方法：(1)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解．(2)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解．(3)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解．①內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比．②表達(dá)式：F＝kx.k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定．x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度．如圖所示，一根彈性桿的一端固定在傾角為30°的斜面上，桿的另一端固定著一個重力大小為3N的小球，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則彈性桿對小球的彈力（）A．大小為3N，方向平行于斜面向上 B．大小為2N，方向平行于斜面向上 C．大小為3N，方向垂直于斜面向上 D．大小為3N，方向豎直向上如圖甲所示，“蹦極”運動中，長彈性繩的一端固定，另一端綁在人身上，人從幾十米高處跳下。將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運動，運動過程中不計空氣阻力。把長彈性繩簡化為豎直放置的輕彈簧，彈力大小F＝kΔx（Δx為長彈性繩的形變量，k為常量）。彈性繩原長為h，人的質(zhì)量為m。從人開始下落到第一次下降至最低點的過程中，人的速度v隨時間t的變化圖像如圖乙所示，其中OA段為直線，AB段是與OA相切于A點的曲線，BCD是平滑的曲線。若以人開始下落的位置為坐標(biāo)原點，沿豎直向下方向建立坐標(biāo)軸Ox，則關(guān)于A、B、C、D各點對應(yīng)人的位置坐標(biāo)x及所對應(yīng)彈力的大小，以下說法正確的是（）A．xA＝h，F(xiàn)A＝mg B．xB＝h+mgk，F(xiàn)BC．xC＝h+2mgk，F(xiàn)C＝2mg D．xD＝h+2mgk，F(xiàn)在水平地面上運動的小車車廂底部有一質(zhì)量為m1的木塊，木塊和車廂通過一根水平輕彈簧相連接，彈簧的勁度系數(shù)為k．在車廂的頂部用一根細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m2的小球．某段時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，在這段時間內(nèi)木塊與車廂也保持相對靜止，如圖所示．不計木塊與車廂底部的摩擦力，則在這段時間內(nèi)彈簧的形變量為（）A．m1gktanθ C．(m1+m2題型二“活結(jié)”和“死結(jié)”與“動桿”和“定桿”問題1．死結(jié)模型：如幾個繩端有“結(jié)點”，即幾段繩子系在一起，謂之“死結(jié)”，那么這幾段繩中的張力不一定相等．2．注意：輕質(zhì)固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得，而輕質(zhì)活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向．如圖甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10kg的物體，∠ACB＝30°，g取10m/s2。求：（1）輕繩AC段的張力FAC的大?。唬?）橫梁BC對C端的支持力大小及方向。（3）若圖中橫梁BC換為水平輕桿，且B端用鉸鏈固定在豎直墻上，如圖乙所示，請在圖中畫出C點的受力分析圖。張鵬同學(xué)在家?guī)蛬寢屜赐暌路?，掛在如圖所示的晾衣架上晾曬，A、B為豎直墻壁上等高的兩點，AO、BO為長度相等的兩根輕繩，CO為一根輕桿。轉(zhuǎn)軸C在AB中點D的正下方，A、O、B在同一水平面上?！螦OB＝90°，∠DOC＝30°，衣服質(zhì)量為m，重力加速度為g。則（）A．CO桿的彈力大小為mg B．CO桿的彈力大小為233C．AO繩所受的拉力大小為62mgD．BO繩所受的拉力大小為mg（多選）如圖所示，一根不可伸長的長為L的輕繩兩端分別固定在間距為d的兩豎直桿的P點和Q點上，晾衣架上掛著濕衣服，衣架上的鉤掛在輕繩上可來回自由滑動。若忽略衣架掛鉤與輕繩間的摩擦，則下列說法正確的是（）A．在濕衣服上的水滴下落過程中，輕繩中的張力不斷減小 B．衣服不滴水時，將P點稍向上移動，則輕繩中的張力增大 C．衣服不滴水時，將左側(cè)豎直桿稍向左移動，則輕繩中的張力減小 D．衣服不滴水時，刮起了向左的風(fēng)，若風(fēng)力大小恒定，此時再將P點稍向上移動，輕繩中的張力將增大如圖所示，小方塊代表一些相同質(zhì)量的鉤碼，圖1中O為輕繩之間連接的結(jié)點，圖2中光滑的輕質(zhì)小滑輪跨在輕繩上懸掛鉤碼，兩裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將圖1中B滑輪的端點B稍稍右移一些，圖2中的端點B沿虛線稍稍上移一些，（2圖中的繩長不變）則關(guān)于圖θ角和OB繩的張力F的變化，下列說法正確的是（）A．1、2圖中的θ角均增大，F(xiàn)均不變 B．1、2圖中的θ角均不變，F(xiàn)均不變 C．1圖中θ角增大、2圖中θ角不變，張力F均不變 D．1圖中θ角減小、T不變，2圖中θ角增大，F(xiàn)減小如圖所示，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO'懸掛于O點，另一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則下列說法錯誤的是（）A．繩OO'的張力的大小和方向都不變 B．物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化 C．連接a和b的繩的張力在一定范圍內(nèi)變化 D．物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化如圖，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內(nèi)的一段固定圓弧上：一細(xì)線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質(zhì)量為m的小球，在a和b之間的細(xì)線上懸掛一小物塊。平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑。不計所有摩擦，小物塊的質(zhì)量為（）A．m2 B．32m C．m題型三摩擦力的分析與計算1．靜摩擦力(1)有無及其方向的判定方法①假設(shè)法：假設(shè)法有兩種，一種是假設(shè)接觸面光滑，不存在摩擦力，看所研究物體是否改變原來的運動狀態(tài)．另一種是假設(shè)摩擦力存在，看所研究物體是否改變原來的運動狀態(tài)．②狀態(tài)法：靜摩擦力的大小與方向具有可變性．明確物體的運動狀態(tài)，分析物體的受力情況，根據(jù)平衡方程或牛頓第二定律求解靜摩擦力的大小和方向．③牛頓第三定律法：此法的關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力的方向．(2)大小的計算①物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來判斷其大?。谖矬w有加速度時，若只有靜摩擦力，則Ff＝ma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合＝ma，先求合力再求靜摩擦力．2．滑動摩擦力(1)方向：與相對運動的方向相反，但與物體運動的方向不一定相反．(2)計算：滑動摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來計算，應(yīng)用此公式時要注意以下幾點：①μ為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力．②滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān)．質(zhì)量分別為m1＝3kg、m2＝2kg、m3＝1kg的a、b、c三個物體按照圖所示水平疊放著，a與b之間、b與c之間的動摩擦因數(shù)均為0.1，水平面光滑，不計繩的重力和繩與滑輪間的摩擦，g取10m/s2．若作用在b上的水平力F＝8N，則b與c之間的摩擦力大小為（）A．4N B．5N C．3N D．133圖甲中B是傳送貨物的運輸車，可以沿著斜面上的直軌道運送貨物，運輸車的貨箱是水平的粗糙平面，某次運輸車B沿軌道將貨物A向下傳送到軌道下端，A、B始終保持相對靜止，運輸車運動的v﹣t圖像如圖乙。下列分析中正確的是（）A．0～t1時間內(nèi)，B對A的支持力小于貨物重力、A受的摩擦力水平向左 B．t1～t3時間內(nèi)，B對A的支持力等于貨物重力、A受的摩擦力水平向左 C．t1～t3時間內(nèi)，B對A的支持力等于貨物重力、A不受摩擦力作用 D．t3～t4時間內(nèi)，B對A的支持力大于貨物重力、A受的摩擦力水平向右如圖甲所示，質(zhì)量M＝1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m＝1kg的物塊，物塊可視為質(zhì)點，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.4。設(shè)木板足夠長，現(xiàn)對物塊施加一個水平向右的力F，力F隨時間t的變化如圖乙所示。已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g＝10m/s2，則下面四個圖中能正確反映物塊受到木板的摩擦力大小f隨時間t變化的是（）A． B． C． D．（多選）如圖所示，長木板A與物體B疊放在水平地面上，物體與木板左端的固定立柱間放置輕質(zhì)彈簧，在水平外力F作用下，木板和物體都靜止不動，彈簧處于壓縮狀態(tài)。將外力F緩慢減小到零，物體和木板始終不動，在此過程中（）A．物體B所受的摩擦力逐漸減小 B．物體B所受摩擦力的大小可能先減小后增大 C．木板A上下表面所受摩擦力的合力大小不變 D．木板A上下表面所受摩擦力的合力逐漸減小題型四摩擦力突變問題用臨界法分析摩擦力突變問題的三點注意(1)題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時，一般隱藏著臨界問題．有時，有些臨界問題中并不含上述常見的“臨界術(shù)語”，但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變，則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)．(2)靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值．存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值．(3)研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質(zhì)的分界點．長直木板的上表面的一端放有一個木塊，如圖所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動（即木板與水平面的夾角α增大），另一端不動，則木塊受到的摩擦力Ff隨角度α變化圖象下列圖中正確的是（）A． B． C． D．（多選）長木板上表面的一端放有一個木塊，木塊與木板接觸面上裝有摩擦力傳感器，如圖甲所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動（即木板與地面的夾角α變大），另一端不動，摩擦力傳感器記錄了木塊受到的摩擦力Ff隨著角度α的變化圖象如圖乙所示。下列判斷正確的是（）A．木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=FB．木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=FC．木板由水平位置轉(zhuǎn)到θ1的過程中，木塊相對于木板保持靜止 D．木板由θ1轉(zhuǎn)到θ2的過程中，木塊的速度變化越來越快（多選）如圖所示，物體A、B用細(xì)繩與彈簧連接后跨過滑輪．A靜止在傾角為45°的粗糙斜面上，B懸掛著．已知質(zhì)量mA＝3mB，不計滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45°減小到30°，那么下列說法中正確的是（）A．彈簧的彈力將減小 B．物體A對斜面的壓力將增大 C．物體A受到的靜摩擦力將減小 D．彈簧的彈力及A受到的靜摩擦力都不變題型五共點力的合成1．合成的方法(1)作圖法(2)計算法：根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖，然后利用解三角形的方法求出合力，是解題的常用方法．2．運算法則(1)平行四邊形定則：求兩個互成角度的共點力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向線段為鄰邊作平行四邊形，平行四邊形的對角線就表示合力的大小和方向，如圖1甲所示．(2)三角形定則：求兩個互成角度的共點力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的線段首尾順次相接地畫出，把F1、F2的另外兩端連接起來，則此連線就表示合力的大小和方向，如圖乙所示．圖13．重要結(jié)論(1)兩個分力一定時，夾角θ越大，合力越?。?2)合力一定，兩等大分力的夾角越大，兩分力越大．(3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力．兩個共點力F1、F2大小不同，它們的合力大小為F，則（）A．F1、F2同時增加10N，F(xiàn)也增加10N B．F1、F2同時增大一倍，F(xiàn)也增大一倍 C．F1增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)一定不變 D．若F1、F2中的其中一個增大，F(xiàn)一定增大物體受到的三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們的合力F的大小，下列說法中正確的是（）A．F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1+F2+F3 B．F至少比F1、F2、F3中的某一個大 C．若F1：F2：F3＝3：7：9，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零 D．若F1：F2：F3＝3：6：2，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零題型六力分解的兩種常用方法1．力的效果分解法：(1)根據(jù)力的實際作用效果確定兩個實際分力的方向；(2)再根據(jù)兩個實際分力的方向畫出平行四邊形；(3)最后由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識求出兩分力的大?。?．正交分解法(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個方向進(jìn)行分解的方法．(2)建立坐標(biāo)軸的原則：以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上)．如圖所示，A、B兩物體疊放在水平地面上，已知A、B的質(zhì)量分別為mA＝10kg，mB＝20kg，A、B之間，B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5．一輕繩一端系住物體A，另一端系于墻