2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用核心素養(yǎng)提升教學(xué)案滬科版

PAGE6-其次章相互作用一、整體法、隔離法在平衡問(wèn)題中的應(yīng)用——“科學(xué)思維”之“科學(xué)推理”1.如圖1所示，甲、乙兩個(gè)小球的質(zhì)量均為m，兩球間用細(xì)線連接，甲球用細(xì)線懸掛在天花板上?，F(xiàn)分別用大小相等的力F水平向左、向右拉兩球，平衡時(shí)細(xì)線都被拉緊。則平衡時(shí)兩球的可能位置是下面的()圖1解析用整體法分析，把兩個(gè)小球看做一個(gè)整體，此整體受到的外力為豎直向下的重力2mg、水平向左的力F(甲受到的)、水平向右的力F(乙受到的)和細(xì)線1的拉力，兩水平力相互平衡，故細(xì)線1的拉力肯定與重力2mg等大反向，即細(xì)線1肯定豎直；再用隔離法，分析乙球受力的狀況，乙球受到向下的重力mg，水平向右的拉力F，細(xì)線2的拉力F2。要使得乙球受力平衡，細(xì)線2必需向右傾斜。選項(xiàng)A正確。答案A2.在粗糙水平面上放著一個(gè)三角形木塊abc，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放有質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體，m1>m2，如圖2所示，若三角形木塊和兩物體都是靜止的，則()圖2A.粗糙水平面對(duì)三角形木塊有水平向右的摩擦力B.粗糙水平面對(duì)三角形木塊有水平向左的摩擦力C.質(zhì)量為m1的物體對(duì)三角形木塊有沿斜面對(duì)上的摩擦力D.質(zhì)量為m2的物體對(duì)三角形木塊有沿斜面對(duì)下的摩擦力解析由于三角形木塊和斜面上的兩物體都靜止，可以把它們看成一個(gè)整體，設(shè)三角形木塊質(zhì)量為M，則豎直方向受到重力(m1＋m2＋M)g和支持力FN作用處于平衡狀態(tài)，受力如圖所示，水平方向無(wú)任何滑動(dòng)趨勢(shì)，因此不受水平面的摩擦力作用，故A、B錯(cuò)誤；兩個(gè)物體有沿斜面對(duì)下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，它們受到沿斜面對(duì)上的摩擦力，由牛頓第三定律可知兩個(gè)物體對(duì)三角形木塊有沿斜面對(duì)下的摩擦力，故C錯(cuò)誤，D正確。答案D3.半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的豎直擋板MN。在半圓柱體P和MN之間放有一個(gè)光滑勻稱的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，如圖3所示是這個(gè)裝置的截面圖。現(xiàn)使MN保持豎直并且緩慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，發(fā)覺(jué)P始終保持靜止。則在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A.MN對(duì)Q的彈力漸漸減小B.地面對(duì)P的摩擦力漸漸增大C.P、Q間的彈力先減小后增大D.Q所受的合力漸漸增大解析Q的受力狀況如圖甲所示，F(xiàn)1表示P對(duì)Q的彈力，F(xiàn)2表示MN對(duì)Q的彈力，F(xiàn)2的方向水平向左保持不變，F(xiàn)1的方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由平行四邊形的邊長(zhǎng)改變可知：F1與F2都漸漸增大，故A、C錯(cuò)誤；由于擋板MN緩慢移動(dòng)，Q處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，故D錯(cuò)誤；對(duì)P、Q整體受力分析，如圖乙所示，由平衡條件得，F(xiàn)f＝F2＝mgtanθ，由于θ不斷增大，故Ff不斷增大，故B正確。答案B4.(2024·廣東湛江模擬)如圖4所示，三根粗細(xì)勻稱完全相同的圓木A、B、C堆放在水平地面上，處于靜止?fàn)顟B(tài)，每根圓木的質(zhì)量為m，截面的半徑為R，三個(gè)截面圓心連線構(gòu)成的等腰三角形的頂角∠O1＝120°，若在地面上的兩根圓木剛好要滑動(dòng)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不考慮圓木之間的摩擦，重力加速度為g，則()圖4A.圓木間的彈力為eq\f(1,2)mgB.下面兩根圓木對(duì)地面的壓力均為eq\f(3,2)mgC.地面上的每根圓木受到地面的作用力為eq\f(3,2)mgD.地面與圓木間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(\r(3),2)解析對(duì)A進(jìn)行受力分析，如圖所示，A處于平衡狀態(tài)，合力為零，則有FN2coseq\f(θ,2)＝eq\f(1,2)mg，解得FN1＝FN2＝eq\f(\f(1,2)mg,cos60°)＝mg，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)整體受力分析，受到重力、地面的支持力、B受到的向右的摩擦力和C受到的向左的摩擦力，由對(duì)稱性可知，豎直方向有FNB＝FNC＝eq\f(3,2)mg，故選項(xiàng)B正確；對(duì)B進(jìn)行探討，地面對(duì)B的作用力等于地面對(duì)B的支持力與地面對(duì)B的摩擦力的合力，大于eq\f(3,2)mg，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)C，依據(jù)平衡條件得Ff＝FN2sin60°＝mg×eq\f(\r(3),2)＝eq\f(\r(3),2)mg，所以地面對(duì)C的摩擦力大小為eq\f(\r(3),2)mg，依據(jù)摩擦力公式Ff＝μFNC，可得μ＝eq\f(Ff,FNC)＝eq\f(\f(\r(3),2)mg,\f(3,2)mg)＝eq\f(\r(3),3)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B二、用對(duì)稱思想巧解非共面力問(wèn)題——“科學(xué)思維”之“科學(xué)推理”1.(2024·吉林聯(lián)考)蹦床可簡(jiǎn)化為如圖5所示的完全相同的網(wǎng)繩構(gòu)成的正方形，點(diǎn)O、a、b、c等為網(wǎng)繩的結(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)水平張緊時(shí)，若質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從高處豎直落下，并恰好落在O點(diǎn)，當(dāng)該處下凹至最低點(diǎn)時(shí)，網(wǎng)繩aOe、cOg均成120°向上的張角，此時(shí)O點(diǎn)受到的向下的沖擊力為F，則這時(shí)O點(diǎn)四周每根網(wǎng)繩的拉力的大小為(重力加速度為g)()圖5A.eq\f(F,4) B.eq\f(F,2)C.eq\f(F＋mg,4) D.eq\f(F＋mg,2)解析設(shè)每根網(wǎng)繩的拉力大小為F′，對(duì)結(jié)點(diǎn)O有：4F′cos60°－F＝0，解得F′＝eq\f(F,2)，選項(xiàng)B正確。答案B2.(2024·廣州綜合測(cè)試)如圖6是懸繩對(duì)稱且長(zhǎng)度可調(diào)的自制著陸傘。用該傘掛上重為G的物體進(jìn)行兩次落體試驗(yàn)，懸繩的長(zhǎng)度l1<l2，勻速下降時(shí)每根懸繩的拉力大小分別為F1、F2，則()圖6A.F1<F2 B.F1>F2C.F1＝F2<G D.F1＝F2>G解析物體受重力和n根懸繩拉力作用處于平衡狀態(tài)，由對(duì)稱性可知，每條懸繩拉力的豎直分力為eq\f(G,n)，設(shè)繩與豎直方向的夾角為θ，則有Fcosθ＝eq\f(G,n)，解得F＝eq\f(G,ncosθ)，由于無(wú)法確定ncosθ是否大于1，故無(wú)法確定拉力F與重力G的關(guān)系，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；懸繩較長(zhǎng)時(shí)，夾角θ較小，故拉力較小，即F1>F2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。答案B3.(多選)如圖7所示，完全相同的四個(gè)足球彼此相互接觸疊放在水平面上，每個(gè)足球的質(zhì)量都是m，不考慮轉(zhuǎn)動(dòng)狀況，下列說(shuō)法正確的是(重力加速度為g)()圖7A.下面每個(gè)球?qū)Φ孛娴膲毫鶠閑q\f(4,3)mgB.下面的球不受地面給的摩擦力C.下面每個(gè)球受地面給的摩擦力均為eq\f(\r(3),3)mgD.上面球?qū)ο旅婷總€(gè)球的壓力均為eq\f(\r(6),6)mg解析以四個(gè)球整體為探討對(duì)象，受力分析可得，3FN＝4mg，可知下面每個(gè)球?qū)Φ孛娴膲毫鶠镕N′＝FN＝eq\f(4,3)mg，選項(xiàng)A正確；隔離上面球分析，由幾何關(guān)系可得，3F1·eq\f(\r(6),3)＝mg，F(xiàn)1＝eq\f(\r(6),6)mg，選項(xiàng)D正確；隔離下面一個(gè)球分析，F(xiàn)f＝F1·eq\f(\r(3),3)＝eq\f(\r(2),6)mg，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。答案AD4.如圖8所示，將三個(gè)完全相同的光滑球用不行伸長(zhǎng)的細(xì)線懸掛于O點(diǎn)并處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知球半徑為R，重為G，線長(zhǎng)均為R，則每條細(xì)線上的張力大小為()圖8A.2G B.eq\f(\r(6),2)GC.eq\f(3,2)G D.eq\f(\r(5),2)G解析本題中O點(diǎn)與各球心的連線以及各球心連線，構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為2R的正四面體，如圖甲所示(A、B、C為各球球心)，O′