壓軸題01凈力學(xué)問(wèn)題（原卷版）

壓軸題01凈力學(xué)問(wèn)題考向分析縱觀2022縱觀2022各地高考的考情分析，綜合近幾年的高考物理真題，2022高考再力學(xué)這一方面仍然有較高的命題量，再選擇題方面高考經(jīng)常會(huì)考察學(xué)生對(duì)重力、摩擦力、彈力這三大性質(zhì)的力，以及對(duì)牛頓三大定律，共點(diǎn)力等問(wèn)題的考察，一般情況下此處命題較難，模型一般比較復(fù)雜，需要學(xué)生具備物理學(xué)科的綜合素養(yǎng)以及靈活應(yīng)變能力。命題人一般將此題作為選擇壓軸題。壓軸題要領(lǐng)1.五種常見(jiàn)模型中彈力的方向2.根據(jù)共點(diǎn)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(jì)算的三種方法(1)根據(jù)胡克定律進(jìn)行求解．(2)根據(jù)力的平衡條件進(jìn)行求解．(3)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行求解．4.三類(lèi)?？嫉摹叭o態(tài)平衡”問(wèn)題熱點(diǎn)題型一三個(gè)力中，有兩個(gè)力互相垂直，第三個(gè)力角度（方向）已知。解決平衡問(wèn)題常用的方法有以下五種①力的合成法②力的正交分解法③正弦定理（拉米定理）法④相似三角形法⑤矢量三角形圖解法5.牛頓第一定律的理解和應(yīng)用慣性的兩種表現(xiàn)形式(1)物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來(lái)．(2)物體在不受外力或所受的合外力為零時(shí)，慣性表現(xiàn)為使物體保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng))．與牛頓第二定律的對(duì)比牛頓第一定律是經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象、歸納推理總結(jié)出來(lái)的，而牛頓第二定律是一條實(shí)驗(yàn)定律．6.超重與失重現(xiàn)象對(duì)超重和失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變．(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失．(3)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)．(4)盡管整體沒(méi)有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會(huì)出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象．判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷①物體向上加速或向下減速時(shí)，超重②物體向下加速或向上減速時(shí)，失重壓軸題速練題型一；三大性質(zhì)的力問(wèn)題1彈力的有無(wú)及方向判斷【例1】．如圖所示，小車(chē)內(nèi)一根輕質(zhì)彈簧沿豎直方向和一條與豎直方向成α角的細(xì)繩拴接一小球．當(dāng)小車(chē)和小球相對(duì)靜止，一起在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．細(xì)繩一定對(duì)小球有拉力的作用B．輕彈簧一定對(duì)小球有彈力的作用C．細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用，但是輕彈簧對(duì)小球一定有彈力D．細(xì)繩不一定對(duì)小球有拉力的作用，輕彈簧對(duì)小球也不一定有彈力【變式1】(多選)如圖所示為位于水平面上的小車(chē)，固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿的下端固定有質(zhì)量為m的小球．下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中，正確的是()A．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgsinθ，方向沿桿向上B．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向垂直于桿向上C．小車(chē)向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定有F＝mg，方向豎直向上D．小車(chē)向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定有F＞mg，方向可能沿桿向上2輕繩模型中的“死結(jié)”和“活結(jié)”問(wèn)題【例2】．(多選)如圖所示，用滑輪將質(zhì)量為m1、m2的兩物體懸掛起來(lái)，忽略滑輪和繩的重力及一切摩擦，使得0＜θ＜180°，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，關(guān)于m1、m2的大小關(guān)系應(yīng)為()A．m1必大于m2B．m1必大于eq\f(m2,2)C．m1可能等于m2D．m1可能大于m2【變式】如圖所示，兩個(gè)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(guò)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(shí)，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑．不計(jì)所有摩擦．小物塊的質(zhì)量為()A.eq\f(m,2)B.eq\f(\r(3),2)mC．mD．2m3.輕彈簧模型中胡克定律的應(yīng)用【例3】如圖，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．以x表示P離開(kāi)靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖象可能正確的是()【變式】如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩球，由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的光滑半球形碗中，彈簧水平，兩球間距為R且球半徑遠(yuǎn)小于碗的半徑．則彈簧的原長(zhǎng)為()A.eq\f(mg,k)＋RB.eq\f(mg,2k)＋RC.eq\f(2\r(3)mg,3k)＋R D.eq\f(\r(3)mg,3k)＋R4輕桿模型中的鉸鏈問(wèn)題【例4】．如圖甲所示，輕桿OB可繞B點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端O點(diǎn)用細(xì)繩OA拉住，固定在左側(cè)墻壁上，質(zhì)量為m的重物用細(xì)繩OC懸掛在輕桿的O點(diǎn)，OA與輕桿的夾角∠BOA＝30°.乙圖中水平輕桿OB一端固定在豎直墻壁上，另一端O裝有小滑輪，用一根繩跨過(guò)滑輪后懸掛一質(zhì)量為m的重物，圖中∠BOA＝30°，求：(1)甲、乙兩圖中細(xì)繩OA的拉力各是多大？(2)甲圖中輕桿受到的彈力是多大？(3)乙圖中輕桿對(duì)滑輪的作用力是多大？【變式】如圖為兩種形式的吊車(chē)的示意圖，OA為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，重量不計(jì)，AB為纜繩，當(dāng)它們吊起相同重物時(shí)，桿OA在圖(a)、(b)中的受力分別為Fa、Fb，則下列關(guān)系正確的是()A．Fa＝FbB．Fa>FbC．Fa<Fb D．大小不確定5．靜摩擦力的有無(wú)和方向的判斷方法【例1】．如圖所示，某糧庫(kù)使用電動(dòng)傳輸機(jī)向糧垛上輸送麻袋包，現(xiàn)將一麻袋包放置在傾斜的傳送帶上，與傳送帶一起斜向上勻速運(yùn)動(dòng)，其間突遇故障，傳送帶減速直至停止．若上述勻速和減速過(guò)程中，麻袋包與傳送帶始終保持相對(duì)靜止，則下列說(shuō)法正確的是()A．勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包只受重力與支持力作用B．勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上C．減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向下D．減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，麻袋包受到的摩擦力一定沿傳送帶向上【變式】如圖所示，物體A置于傾斜的傳送帶上，它能隨傳送帶一起向上或向下做勻速運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于物體A在上述兩種情況下的受力描述，正確的是()A．物體A隨傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，A所受的摩擦力沿斜面向下B．物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，A所受的摩擦力沿斜面向下C．物體A隨傳送帶一起向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，A不受摩擦力作用D．無(wú)論A隨傳送帶一起向上還是向下運(yùn)動(dòng)，傳送帶對(duì)物體A的作用力均相同6．摩擦力大小計(jì)算的思維流程【例5】．如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若保持F的大小不變，而方向與水平面成60°角，物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()A．2－eq\r(3)B．eq\f(\r(3),6)C．eq\f(\r(3),3) D．eq\f(\r(3),2)【變式1】如圖所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、接觸面豎直)，此時(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑．已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．A與B的質(zhì)量的比值為()A.eq\f(1,μ1μ2)B.eq\f(1－μ1μ2,μ1μ2)C.eq\f(1＋μ1μ2,μ1μ2) D.eq\f(2＋μ1μ2,μ1μ2)題型二：共點(diǎn)力平衡問(wèn)題一、三類(lèi)?？嫉摹叭o態(tài)平衡”問(wèn)題熱點(diǎn)題型一三個(gè)力中，有兩個(gè)力互相垂直，第三個(gè)力角度（方向）已知。【例1】如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，為球心，一質(zhì)量為的小滑塊，在水平力的作用下靜止點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為。與水平方向的夾角為。下列關(guān)系正確的是（） B．C． D．【變式1】物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度取10m/s2。若輕繩能承受的最大張力為1500N，則物塊的質(zhì)量最大為（）A．150kg B．kg C．200kg D．kg熱點(diǎn)題型二三個(gè)力互相不垂直，但夾角（方向）已知?！纠?】一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B(中央有孔)，A、B間由細(xì)繩連接，它們處于如圖2－2－24所示位置時(shí)恰好都能保持靜止?fàn)顟B(tài)。此情況下，B球與環(huán)中心O處于同一水平面上，AB間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成30°夾角。已知B球的質(zhì)量為m，求細(xì)繩對(duì)B球的拉力大小和A球的質(zhì)量?！咀兪健咳鐖D所示，四分之一光滑圓弧面AB與傾角為60°的光滑斜面AC頂部相接，A處有一光滑的定滑輪，跨過(guò)定滑輪用輕質(zhì)細(xì)繩連接質(zhì)量分別為m1、m2的兩小球，系統(tǒng)靜止時(shí)連接的繩子與水平方向的夾角為60°.兩小球及滑輪大小可忽略，則兩小球質(zhì)量的比值m1∶m2為()A．1∶2B．3∶2C．2∶3 D.eq\r(3)∶2熱點(diǎn)題型三三個(gè)力互相不垂直，且?jiàn)A角（方向）未知但存在幾何邊長(zhǎng)的變化關(guān)系?！纠?】如圖所示，表面光滑為R的半球固定在水平地面上，球心O的正上方Oˊ處有一個(gè)無(wú)摩擦定滑輪，輕質(zhì)細(xì)繩兩端各系一個(gè)小球m2m1m2m1l2l1OˊO.則這兩個(gè)小球的質(zhì)量之比∶為(不計(jì)小球大小)（）m2m1m2m1l2l1OˊOA．24∶1 B．25∶1C．24∶25 D．25∶24【變式】如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，A球固定在O點(diǎn)正下方L處，當(dāng)小球B平衡時(shí)，繩子所受的拉力為FT1，彈簧的彈力為F1；現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧，在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為FT2，彈簧的彈力為F2.下列關(guān)于FT1與FT2、F1與F2大小之間的關(guān)系，正確的是()FT1>FT2B.FT1＝FT2C.F1<F2D.F1＝F2二、三類(lèi)?？嫉摹皠?dòng)態(tài)平衡”模型熱點(diǎn)題型四矢量三角形法類(lèi)方法：矢量三角形法分析第三個(gè)力的方向變化引起的物體受力的動(dòng)態(tài)變化情況。【例4】半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有豎直擋板MN。在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示是這個(gè)裝置的縱截面圖，若用外力使MN保持豎直并緩慢地向右移動(dòng)，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.P、Q間的彈力逐漸增大B.地面對(duì)P的摩擦力先增大后減小C.MN對(duì)Q的彈力逐漸減小D.Q受到P和MN的合力逐漸增大【變式1】如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過(guò)滑輪，其一端懸掛物塊N。另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過(guò)程中()A．水平拉力的大小可能保持不變B．M所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加C．M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D．M所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加題型三：牛頓運(yùn)動(dòng)定律熱點(diǎn)題型一超重與失重現(xiàn)象【例1】電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N,關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)(如圖所示)，以下說(shuō)法正確的是(g取10m/s2()電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2【變式1】.如圖所示，在教室里某同學(xué)站在體重計(jì)上研究超重與失重．她由穩(wěn)定的站姿變化到穩(wěn)定的蹲姿稱(chēng)為“下蹲”過(guò)程；由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定的站姿稱(chēng)為“起立”過(guò)程．關(guān)于她的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是 ()A．只有“起立”過(guò)程，才能出現(xiàn)失重現(xiàn)象B．只有“下蹲”過(guò)程，才能出現(xiàn)超重現(xiàn)象C．“下蹲”的過(guò)程，先出現(xiàn)超重現(xiàn)象后出現(xiàn)失重現(xiàn)象D．“起立”“下蹲”的過(guò)程，都能出現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象熱點(diǎn)題型二動(dòng)力學(xué)中的連接體問(wèn)題eq\a\vs4\al(輕繩連接體問(wèn)題)【例2】如圖所示，粗糙水平面上放置B、C兩物體，A疊放在C上，A、B、C的質(zhì)量分別為m、2m和3m，物體B、C與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，其間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為FT.現(xiàn)用水平拉力F拉物體B，使三個(gè)物體以同一加速度向右運(yùn)動(dòng)，則()A．此過(guò)程中物體C受五個(gè)力作用B．當(dāng)F逐漸增大到FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷C．當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時(shí)，輕繩剛好被拉斷D．若水平面光滑，則繩剛斷時(shí)，A、C間的摩擦力為eq\f(FT,6)【變式1】(多選)如圖所示，已知M>m，不計(jì)滑輪及繩子的質(zhì)量，物體M和m恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，若將M與m互換，M、m與桌面的動(dòng)摩因數(shù)相同，則()A．物體M與m仍做勻速運(yùn)動(dòng)B．物體M與m做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(（M＋m）g,M)C．物體M與m做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a＝eq\f(（M－m）g,M)D．繩子中張力不變eq\a\vs4\al(接觸連接體問(wèn)題)【例3】(多選)在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車(chē)廂．當(dāng)機(jī)車(chē)在東邊拉著這列車(chē)廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí)，連接某兩相鄰車(chē)廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車(chē)在西邊拉著車(chē)廂以大小為eq\f(2,3)a的加速度向西行駛時(shí)，P和Q間的拉力大小仍為F.不計(jì)車(chē)廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車(chē)廂質(zhì)量相同，則這列車(chē)廂的節(jié)數(shù)可能為()A．8B．10C．15 D．18【變式】．如圖所示，在傾角為θ的固定斜面上有兩個(gè)靠在一起的物體A、B，兩物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同，用平行于斜面的恒力F向上推物體A使兩物體沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，且B對(duì)A的壓力平行于斜面，則下列說(shuō)法中正確的是()A．只減小A的質(zhì)量，B對(duì)A的壓力大小不變B．只減小B的質(zhì)量，B對(duì)A的壓力大小會(huì)增大C．只減小斜面間的傾角，B對(duì)A的壓力大小不變D．只減小兩物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，B對(duì)A的壓力會(huì)增大eq\a\vs4\al(彈簧連接體問(wèn)題)【例4】如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量分別為m、M的木塊A、B在水平恒力F作用下一起以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，木塊間的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，則此時(shí)木塊A、B間的距離為()A．L0＋eq\f(Ma,k) B．L0＋eq\f(ma,k)C．L0＋eq\f(MF,k（M＋m）) D．L0＋eq\f(F－ma,k)【變式】.物體A、B放在光滑水平面上并用輕質(zhì)彈簧做成的彈簧秤相連，如圖所示，今對(duì)物體A、B分別施以方向相反的水平力F1、F2，且F1大于F2，則彈簧秤的示數(shù)()A．一定等于F1－F2 B．一定大于F2小于F1C．一定等于F1＋F2 D．條件不足，無(wú)法確定加速度相同與加速度不相同的連接體問(wèn)題對(duì)比加速度相同的連接體問(wèn)題【例5】．如圖所示，質(zhì)量為M的小車(chē)放在光滑的水平面上，小車(chē)上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球，M＞m，用一力F水平向右拉小球，使小球和車(chē)一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向成θ角，細(xì)線的拉力為F1.若用一力F′水平向左拉小車(chē)，使小球和其一起以加速度a′向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向也成θ角，細(xì)線的拉力為F′1.則()A．a(chǎn)′