講義答案第1講 力學(xué)中研究對(duì)象選取

21春季高三985第一講力學(xué)中研究對(duì)象選取答案解析模塊1：共點(diǎn)力平態(tài) 例題1考法：2018年甘肅省高三期末1水平地面上有一個(gè)傾角為θ的斜面體，其表面絕緣。另一個(gè)帶正電的滑塊放在斜面上，兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示。當(dāng)加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，滑塊與斜面體仍相對(duì)地面靜止，下面說(shuō)法正確的是（ ）滑塊與斜面體間的摩擦力一定變大滑塊與斜面體間的摩擦力大小可能不變滑塊對(duì)斜面體的壓力一定變大斜面體對(duì)地面的壓力一定不變【答案】BCD【解析】解：滑塊開(kāi)始受重力、支持力和靜摩擦力作用處于平衡狀態(tài)，加上勻強(qiáng)電場(chǎng)后，滑塊多了一個(gè)水平向右的電場(chǎng)力，所受的靜摩擦力方向可能沿斜面向上，可能沿斜面向下，則摩擦力的大小可能減小、可能增大，還可能不變，故A錯(cuò)誤，B正確；未加電場(chǎng)前，斜面體對(duì)滑塊的支持力N=mgcosθ，加上電場(chǎng)后，支持力的大小變?yōu)镹′=mgcosθ+qEsinθ，知滑塊對(duì)斜面體的壓力變大，故C正確；對(duì)整體分析，加電場(chǎng)后，豎直方向支持力的大小仍然等于總重力，由牛頓第三定律可知，斜面體與地面間的壓力不變，故D正確。例題2考法：2017年陜西省高三月考1物體M位于傾角為θ的斜面上，受到平行于斜面的水平力F的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，如果將力F撤去，則物體（ ）會(huì)沿斜面下滑摩擦力方向一定變化摩擦力變大摩擦力變小【答案】BD【解析】未撤去F前，將物體的重力分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向兩個(gè)分力，在斜面方向的分力大小為mgsinθ，方向沿斜面向下，作出物體在斜面平面內(nèi)的受力情況如圖，由平衡條件得：摩擦力應(yīng)與拉力與重力分力的合力平衡；如圖所示：摩擦力：f= F2+(mgsinθ)2，f的方向與F和mgsinθ合力的方向相反。所以物體受到的最大靜摩擦力：fm? F2+(mgsinθ)2，撤去F后，物體對(duì)斜面的壓力沒(méi)有變化，所以最大靜摩擦力也沒(méi)有變化，此時(shí)mgsinθ<fm，故物體不會(huì)沿斜面下滑，故A錯(cuò)誤；撤去F后，摩擦力方向沿斜面向上，與撤去F前不同，故B正確；由平衡條件得，撤去F后，摩擦力大小為f′=mgsinθf(wàn)，即摩擦力變小，故D正確，C錯(cuò)誤。例題3考法：2018年安徽省高三模擬1如圖所示，在粗糙水平面上靜止放置一個(gè)截面為三角形的斜劈，其質(zhì)量為M。兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小物塊恰好能沿兩側(cè)面勻速下滑。若現(xiàn)在對(duì)兩物塊同時(shí)各施加一個(gè)平行于斜劈側(cè)面的恒力F1、F2，且F1

>F2，如圖所示。則在兩個(gè)小物塊沿斜面下滑的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）斜劈可能向左運(yùn)動(dòng)斜劈受到地面向右的摩擦力作用斜劈對(duì)地面的壓力大小等于(Mm1斜劈對(duì)地面的壓力大小等于(Mm1

+m2)g+m2)g+F1sinα+F2sinβ【答案】C【解析】解：左圖中，三個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)，故可以對(duì)三個(gè)物體的整體受力分析，受重力和支持力，故支持力為(M+m1+m2)g，地面沒(méi)有摩擦力；在右圖中，物體P、Q對(duì)斜劈的壓力和摩擦力大小不變，故斜劈受力情況不變，故斜劈A仍保持靜止，斜劈A對(duì)地面的壓力大小等于(M+m1+m2)g，與地面間沒(méi)有摩擦力；故C正確，ABD錯(cuò)誤。模塊2：動(dòng)態(tài)平衡例題4考法：2017年貴州省高三期中1如圖所示，晾曬衣服的繩子兩端分別固定在兩根豎直桿上的A、B兩點(diǎn)，繩子的質(zhì)量及繩與衣架掛鉤的摩擦均忽略不計(jì)，衣服處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果保持繩子A端、B端在桿上的位置不變，將右側(cè)桿平移到虛線位置(繩子仍為繃直狀態(tài))，穩(wěn)定后衣服仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。則（ ）繩子的彈力變大繩子的彈力不變繩對(duì)掛鉤彈力的合力變小繩對(duì)掛鉤彈力的合力不變【答案】D【解析】AB、對(duì)掛鉤受力分析，如圖所示：根據(jù)平衡條件有2Tcosθ=mg，繩子右端的B點(diǎn)在桿上位置不動(dòng)，將右桿向左移動(dòng)到虛線位置時(shí)，角度θ變小，故繩子的彈力T變小，故A、B錯(cuò)誤。CD、繩中的拉力左右相等，兩側(cè)繩子與豎直方向的夾角均為θ，根據(jù)三力平衡條件可知，兩側(cè)繩子的拉力T的合力F始終與G等值反向，保持不變，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：D。例題5考法：2014年浙江省高三期末1如圖所示，兩個(gè)完全相同的小球用一輕繩拴接，用豎直向上的力F作用在繩的中點(diǎn)，繩間的夾角α=60°，緩慢增大力F，直到兩球剛要沿水平面運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于該過(guò)程下列說(shuō)法正確的是（ ）繩子的拉力逐漸減小地面對(duì)兩球的支持力不變地面對(duì)每個(gè)球的摩擦力始終為零球剛要開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，球受到的摩擦力最大【答案】D【解析】 F以?xún)尚∏蛘w為研究對(duì)象，有F+2FN=2G，即FN=G?2，故隨著F緩慢增大，F(xiàn)N不斷減小，B錯(cuò)誤；以左側(cè)小球?yàn)檠芯繉?duì)象，豎直方向有FTcosα2

FN=G，水平方向有FTsinα2

=f，聯(lián)立以上F F 1 α2兩式，并將FN=G?2代入可得FT=2cosα、f=2Ftan2，故隨著F緩慢增大，繩子2的拉力及球受到的摩擦力均不斷增大，故D正確，AC錯(cuò)誤。例題6考法：2018年河北省高三模擬1如圖所示，一光滑的輕滑輪用細(xì)繩OO′懸掛于O點(diǎn)，另一細(xì)繩跨過(guò)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。外力F向右上方拉F的大小不變，緩慢沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，直到水平為止，物塊始終保持靜止，則（）繩OO′的張力逐漸變大連接a和的繩的張力逐漸變大物塊與桌面間的摩擦力一定逐漸變大物塊所受到的支持力逐漸變大【答案】D【解析】解：AB、由于整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以滑輪兩側(cè)連接a和b的繩子的夾角不變。物塊a只受重力以及繩子的拉力，由于物塊a平衡，則連接a和b的繩子張力T等于a的重力，保持不變；由于繩子的張力及夾角均不變，所以O(shè)O′中的張力保持不變，故A、B錯(cuò)誤；C、由于不知道起初物塊受到的靜摩擦力方向如何，所以無(wú)法判斷物塊情況，故C錯(cuò)誤；D、物塊b處于靜止即平衡狀態(tài)，對(duì)物塊b受力分析有：力T、力F與x軸所成夾角分別為θ、α，由平衡條件可得：N+Fsinα+Tsinθ?mg=0Fcosα+f?Tcosθ=0由此可得：N=mg?Fsinα?Tsinθ由于Tsinθ、F大小均不變，當(dāng)F緩慢沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，直到水平，α角減小，F(xiàn)sinα減小，支持力N增大，故D正確。故選：D。例題7考法：2017年黑龍江省高三模擬1如圖，木箱中用輕繩OM和MN拴住一個(gè)小球，O端和N端分別固定在木箱的頂部和右側(cè)，現(xiàn)將木沿逆時(shí)針?lè)较蚓徛诺?，在此過(guò)程中（ ）MN上的張力逐漸增大MN上的張力先增大后減小OM上的張力逐漸增大OM上的張力先增大后減小【答案】AD【解析】本題考查動(dòng)態(tài)平衡。重物受到重力mg、OM繩的拉力FOM、MN繩的拉力FMN共三個(gè)力的作用。緩慢旋轉(zhuǎn)過(guò)程中任一時(shí)刻可認(rèn)為是平衡狀態(tài)，三力的合力恒為0π首尾相接的閉合三角形，由于輕繩OM和MN之間的夾角大于2且不變，則三角形中FMN與FOM的交點(diǎn)在一個(gè)優(yōu)弧上移動(dòng)，由圖可以看出，在OM被拉到水平的過(guò)程中，繩MN中拉力一直增大且恰好達(dá)到最大值，繩OM中拉力先增大后減小，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤。模塊3：非平衡態(tài)例題8考法：2016年北京年北京市高三模擬1如圖，斜面體的質(zhì)量為M，放在粗糙的水平地面上。質(zhì)量為m的滑塊a以一定的初速度沿有摩擦的面向上滑，然后又返回，此過(guò)程中沒(méi)有相對(duì)地面移動(dòng)。由此可知（ ）地面對(duì)一直有向右的摩擦力地面對(duì)一直有向左的摩擦力地面對(duì)的支持力先大于(Mm)g后小于(Mm)g地面對(duì)的支持力一直小于(Mm)g【答案】BD【解析】由題分析可知，物體沿斜面上滑和下滑的過(guò)程，加速度方向都沿斜面向下，將a的加速度分解為沿水平方向和豎直方向，如圖，以滑塊a和斜面體b整體為研究對(duì)象，分析整體所受的外力情況如圖：總重力為(M+m)g，地面的支持力為N，由于滑塊a析得知，地面對(duì)一直有向左的摩擦力。而豎直方向上：(Mm)gN(Mm)ay，則N<(Mm)g。故選：BD。例題9考法：2017年海南省高考1如圖所示，水平地面上有三個(gè)靠在一起的物塊P、Q和R，質(zhì)量分別為m、2m和3m，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ。用水平外力推動(dòng)物塊P，使三個(gè)物塊一起向右做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。記R和Q之間相互作用力與Q與P之間相互作用力大小之比為k，重力加速度為g，下列判斷正確的是（）該外力的大小一定為6ma物塊P受到的合力為μmgma1若μ=0，則k=23無(wú)論為何值，k都等于5【答案】D【解析】解：A、物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ物塊組成的整體，由牛頓第二定律得：Fμ(m2m3mg=(m2m3ma，得：F6ma6μmg，故A錯(cuò)誤；B、以P為研究對(duì)象，P受到的合外力提供P的加速度，所以P受到的合外力：FP合誤；

=ma，故B錯(cuò)CD、以R為研究對(duì)象，設(shè)R和Q之間相互作用力的大小為F1，根據(jù)牛頓第二定律得：F1?μ?3mg=3ma，1解得：F1=2F。以、R組成的整體為研究對(duì)象，設(shè)與P之間相互作用力的大小為F2，根據(jù)牛頓第二定律得：F2?μ(2m+3m)g=(2m+3m)a，5解得：F2=6F。1 5由于F1、F2的表達(dá)式與無(wú)關(guān)，所以不論μ=0或/0，始終有F1=2F，F(xiàn)2=6F，F(xiàn)1無(wú)論為何值，都滿(mǎn)足k= F2

3，故C錯(cuò)誤，D正確。5例題10考法：2020年廣東省高三模擬1某同學(xué)使用小型電動(dòng)打夯機(jī)平整自家房前的場(chǎng)地，如圖所示的是電動(dòng)打夯機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。質(zhì)量為m的擺錘通過(guò)輕桿與總質(zhì)量為M的底座(含電動(dòng)機(jī))上的轉(zhuǎn)軸相連。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)擺錘繞轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為R，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)擺錘處于失重狀態(tài)擺錘在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，桿給擺錘的彈力大小之差為6mg(m+M)g若打夯機(jī)底座剛好能離開(kāi)地面，則擺錘的角速度為mR若打夯機(jī)底座剛好能離開(kāi)地面，則擺錘轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，打夯機(jī)對(duì)地面的壓力為2(mgMg)【答案】CD【解析】解：A、擺錘轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，加速度向上，處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；v2 v2B、擺錘在最高點(diǎn)時(shí)，根據(jù)向心力公式可知：F1mgmR，在最低點(diǎn)有：F2mgmR，聯(lián)立解得擺錘在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)所受的彈力，桿給擺錘的彈力大小之差為：F2F12mg，故B錯(cuò)誤；C錘位于最高點(diǎn)，有：F=Mg，對(duì)擺錘有：mg+F=mRω2，(m+M)g解得：ω

，故C正確；mRD、在最低點(diǎn)，對(duì)擺錘有：TmgmRω2，則：T=Mg2mg，對(duì)打夯機(jī)有：N=T′+Mg=2(M+m)g，故D正確。故選：CD。模塊4：隨堂測(cè)隨堂測(cè) 隨堂題11如圖所示，質(zhì)量為M的斜劈靜止在粗糙水平地面上，質(zhì)量為m的物塊正在M的斜面上勻速下滑。現(xiàn)在m上施加一個(gè)水平推力F，則在m的速度減小為零之前，下列說(shuō)法正確的是（ ）加力F之后，m與M之間的摩擦力變小加力F之后，m與M之間的作用力不變加力F之后，M與地面之間產(chǎn)生靜摩擦力加力F前后，M與地面之間都沒(méi)有摩擦力【答案】D【解析】解：當(dāng)不加恒力F時(shí)，以斜面體和物塊為研究對(duì)象利用整體法，其水平方向不受力，所以M與地面之間沒(méi)有摩擦力；由于物塊勻速運(yùn)動(dòng)，則沿斜面向下的方向：mgsinθ=μmgcosθ，其中θ是斜面的傾角；可得：μ=tanθ。當(dāng)加水平恒力F時(shí)，將力F分解成一豎直方向的力F1和沿著斜面的力F2，分力F1的效果如同物塊的質(zhì)量增加，只增大物塊與斜面之間的正壓力和摩擦力，不改變物塊勻速下滑的狀態(tài)；分力F2不改變物塊與斜面之間的正壓力和摩擦力，只改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；綜上可知，地面與斜面體之間始終不存在靜摩擦力，故D正確，ABC錯(cuò)誤；故選：D。隨堂題21如圖所示，斜面體放在粗糙的水平地面上，在斜面體上放一重為G的物塊，物塊和斜面體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。用一垂直于斜面向下且逐漸增大的力F作用于物塊上，物塊和斜面體仍處于靜止?fàn)顟B(tài)。在此過(guò)程中（ ）物塊所受的合力變大物塊對(duì)斜面體的作用力不變地面對(duì)斜面體的摩擦力不變物塊的重力與斜面體對(duì)物塊的摩擦力的合力不變【答案】D【解析】解：ABD、先對(duì)物塊受力分析，受推力、重力、支持力和靜摩擦力，如圖所示：物塊保持靜止，合力為零，保持不變；根據(jù)平衡條件，靜摩擦力：f=Gsinθ，支持力：N=F+Gcosθ，F(xiàn)逐漸增大，故靜摩擦力f不變，支持力變大，根據(jù)牛頓第三定律，物塊對(duì)斜面體的壓力變大，靜摩擦力不變，故壓力和靜摩擦力的合力變大，即物塊對(duì)斜面體的作用力變大；物塊的重力不變，受到的靜摩擦力也不變，故物塊的重力和斜面體對(duì)物塊的摩擦力的合力不變；故AB錯(cuò)誤，D正確；