2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用-力章末整合提升訓(xùn)練含解析新人教版必修第一冊

PAGE8-章末整合提升

主題一摩擦力的“四類”突變類型關(guān)鍵點“靜—靜”突變物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)作用在物體上的其他力的合力發(fā)生突變時,假如物體仍舊保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將發(fā)生突變“動—靜”突變在摩擦力和其他力作用下,運動的物體突然停止運動時,物體將不受滑動摩擦力作用,或滑動摩擦力“突變”成靜摩擦力“靜—動”突變物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)其他力變更時,假如物體不再保持靜止?fàn)顟B(tài),則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力“動—動”突變物體在滑動摩擦力作用下運動至達到共同速度后,假如在靜摩擦力作用下兩物體不能保證相對靜止,則物體仍將受滑動摩擦力作用【典例1】一木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個力F1、F2和摩擦力的作用,木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示.其中F1=10N,F2=2N,若撤去F1,則木塊受到的摩擦力為 ()A.10N,方向向左B.6N,方向向右C.2N,方向向右 D.0解析:當(dāng)物體受F1、F2及摩擦力的作用而處于平衡狀態(tài)時,由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力的大小為8N,方向向左,可知最大靜摩擦力Fmax≥8N.當(dāng)撤去力F1后,F2=2N<Fmax,物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件可知物體所受的靜摩擦力大小和方向發(fā)生突變,此時靜摩擦力與作用在物體上的F2等大、反向,選項C正確.答案:C【典例2】(多選)如圖所示,傾角為θ的斜面體c置于水平地面上,滑塊b通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接,連接b的一段細(xì)繩與斜面平行.在a中的沙子緩慢流出的過程中,a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài),則 ()A.a對繩的拉力大小肯定不變B.c對b的摩擦力方向肯定平行斜面對上C.地面對c的摩擦力方向肯定向左D.地面對c的摩擦力肯定減小解析:a處于平衡狀態(tài),合力為0,對a進行受力分析可知,繩對a的拉力大小等于a的重力,即FT=Ga.在a中的沙子緩慢流出的過程中,繩對a的拉力漸漸減小,依據(jù)牛頓第三定律可知,a對繩的拉力漸漸減小,選項A錯誤.設(shè)b的重力為Gb.當(dāng)Ga=Gbsinθ時,b受到c的摩擦力為0;當(dāng)Ga<Gbsinθ時,b受到c的摩擦力沿斜面對上,當(dāng)Ga>Gbsinθ時,b受到c的摩擦力沿斜面對下.所以c對b的摩擦力方向可以沿斜面對上,也可以沿斜面對下,選項B錯誤.以b、c整體為探討對象,分析受力如圖所示.依據(jù)平衡條件得知,水平面對c的摩擦力Ff=FTcosθ=Gacosθ,方向水平向左;在a中的沙子緩慢流出的過程中,地面對C的摩擦力減小,故選項C、D正確.答案:CD主題二共點力的靜態(tài)平衡1.處理靜態(tài)平衡問題的常用方法.方法內(nèi)容合成法物體受三個共點力的作用而平衡,則隨意兩個力的合力肯定與第三個力大小相等、方向相反正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解為相互垂直的兩組,每組力都滿意平衡條件2.靜態(tài)平衡問題的解題“四步驟”.【典例3】如圖所示,甲、乙兩個小球的質(zhì)量均為m,兩球間用細(xì)線2連接,甲球用細(xì)線1懸掛在天花板上.現(xiàn)分別用大小相等的力F水平向左、向右拉兩球,平衡時細(xì)線都被拉緊,則平衡時兩球的可能位置是下列選項中的()ABCD解析:用整體法分析,把兩個小球看作一個整體,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,乙球受到豎直向下的重力mg、水平向右的拉力F、細(xì)線2的拉力.要使得乙球受力平衡,細(xì)線2必需向右傾斜.綜上可知選項A正確.答案:A【典例4】如圖所示,質(zhì)量為m0的斜面體A放在粗糙水平面上,用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B,小球B置于斜面上,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知斜面傾角及輕繩與豎直方向的夾角均為θ=30°.不計小球與斜面間的摩擦,則 ()A.輕繩對小球的作用力大小為3mgB.斜面對小球的作用力大小為2mgC.斜面體與水平面間的摩擦力大小為36D.斜面體對水平面的壓力大小為(m0+m)g解析:以B球為探討對象,分析其受力狀況,如圖甲所示.依據(jù)平衡條件,在水平方向上有FTsinθ=FN1sinθ,解得FT=FN1,在豎直方向上有FTcosθ+FN1cosθ=2FTcosθ=mg,則輕繩對小球的作用力大小FT=mg2cos30°=33mg,斜面體對小球的作用力大小FN1=FT=33mg,選項A、B錯誤.以B球和斜面體整體為探討對象,小球與斜面體之間的彈力為系統(tǒng)的內(nèi)力,系統(tǒng)受力狀況如圖乙所示,則有FN2+FTcosθ=(m0+m)g,解得FN2=m0g+12mg,依據(jù)牛頓第三定律可知,斜面體對水平面的壓力大小也是m0g+12mg,在水平方向上有FfFf=36mg甲乙答案:C主題三動態(tài)平衡問題和平衡中的臨界極值問題1.動態(tài)平衡.(1)所謂動態(tài)平衡問題,是指通過變更某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變更,而在這個過程中物體處于一系列的平衡狀態(tài).(2)基本思路:化“動”為“靜”,“靜”中求“動”.

(3)分析動態(tài)平衡問題的方法.方法步驟解析法①列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達式;②依據(jù)已知量的變更狀況來確定未知量的變更狀況圖解法①作出平行四邊形,依據(jù)已知量的變更狀況作出變更后的平行四邊形;②依據(jù)平行四邊形的邊、角的變更確定未知量大小、方向的變更相像三角形法①依據(jù)已知條件作出不同狀況對應(yīng)的力的三角形和平面幾何三角形,確定對應(yīng)邊,利用三角形相像學(xué)問列出比例式;②確定未知量大小的變更狀況2.平衡中的臨界、極值問題.(1)臨界問題、極值問題.當(dāng)某物理量變更時,會引起其他幾個物理量的變更,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”,在問題的描述中常用到“剛好”“剛能”“恰好”等詞.與平衡物體相關(guān)的物理量的極值,一般是指在力的變更過程中的最大值或最小值.(2)解題思路.【典例5】如圖所示,重力都為G的兩個小球A和B用三段輕繩連接后懸掛在O點上,O、B間的繩子長度是A、B間的繩子長度的2倍,拉力F作用在小球B上,使三段輕繩都伸直且O、A間和A、B間的兩段繩子分別處于豎直和水平方向上,則拉力F的最小值為()A.12G B.32GC.G D.解析:對A球進行受力分析可知,因O、A間繩豎直,則A、B間繩上的拉力為0.對B球進行受力分析如圖所示.當(dāng)F與O、B間繩垂直時F最小,Fmin=Gsinθ,其中sinθ=l2l=12,則Fmin=答案:A【典例6】下圖是一個簡易起吊設(shè)施的示意圖,AC是質(zhì)量不計的撐桿,A端與豎直墻用鉸鏈連接,一滑輪固定在A點正上方,C端吊一重物P.現(xiàn)施加一拉力F緩慢將重物P向上拉,在AC桿達到豎直前 ()A.BC繩中的拉力FT越來越大B.BC繩中的拉力FT越來越小C.