高中物理力学专题

1 力学 考点一考点一 形变和弹力形变和弹力 弹力产生的条件是 接触且有弹性形变 若物体间虽然有接触但无拉伸或挤压 则无弹力产生 在许多情况下由于 物体的形变很小 难于观察到 因而判断弹力的产生要用 反证法 即由已知运动状态及有关条件 利用平衡条件 或牛顿运动定律进行逆向分析推理 另外 A B 两个物体之间有作用力 B 物体所受弹力的直接原因是 A 物体发生形变 A 物体受到弹力的直接原 因是 B 物体发生形变 例 1 如图所示 一匀质木棒 搁置于台阶上保持静止 下图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的是 考点二考点二 轻轻绳绳 轻轻杆杆 轻轻弹弹簧簧的的弹弹力力 要区分轻绳 轻杆 轻弹簧三个模型弹力的特点 轻绳 绳对物体的拉力是沿绳收缩的方向 同一根绳上各点受拉力大小都相等 轻杆 杆对物体的弹力不一定沿杆方向 如果轻直杆只有两端受力而处于平衡状态 则轻杆两端对物体的 弹力方向一定沿杆方向 轻弹簧 弹簧对物体的力可能为支持力 也可能为拉力 但一定沿弹簧轴线方向 例 2 如图所示 为一轻质弹簧的长度和弹力大小的关系 根据图象判断 正确的结论是 A 弹簧的劲度系数为 1 N m B 弹簧的劲度系数为 100 N m C 弹簧的原长为 6 cm D 弹簧伸长 0 2 m 时 弹力的大小为 4 N 考点三考点三 弹力大小的计算弹力大小的计算 例 4 探究弹力和弹簧伸长的关系时 在弹性限度内 悬挂 15N 重物时 弹簧长度为 0 16m 悬挂 20N 重物时 弹簧长度为 0 18m 则弹簧的原长 L原和劲度系统 k 分别为 A L原 0 02m k 500N m B L原 0 10m k 500N m C L原 0 02m k 250N m D L原 0 10m k 250N m 2 力学 变式探究 2 如图所示 滑轮本身的质量可忽略不计 滑轮轴 O 安在一根轻木杆 B 上 一根轻绳 AC 绕过滑 轮 A 端固定在墙上 且绳保持水平 C 端下面挂一个重物 BO 与竖直方向夹角 45 系统保持平衡 若保持滑 轮的位置不变 改变 的大小 则滑轮受到木杆的弹力大小变化情况是 A 只有角 变小 弹力才变小 B 只有角 变大 弹力才变大 C 不论角 变大或变小 弹力都变大 D 不论角 变大或变小 弹力都不变 考点五考点五 摩擦力的大小及方向的判断摩擦力的大小及方向的判断 例 5 用轻弹簧竖直悬挂的质量为 m 物体 静止时弹簧伸长量为 L0现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为 2m 的物体 系统静止时弹簧伸长量也为 L0 斜面倾角为 30 如图 2 1 7 所示 则物体所受摩擦力 A 等于零 B 大小为 1 2 mg 方向沿斜面向下 C 大于为 3 2 mg 方向沿斜面向上 D 大小为 mg 方向沿斜面向上 例 6 如图 2 1 8 一固定斜面上两个质量相同的小物块 A 和 B 紧挨着匀速下滑 A 与 B 的接触面光滑 已知 A 与 斜面之间的动摩擦因数是 B 与斜面之间动摩擦因数的 2 倍 斜面倾角为 则 B 与斜面之间的动摩擦因数是 A tan 3 2 B cot 3 2 C tan D cot 变式探究 1 如图所示 两个等大的水平力 F 分别作用在 B 和 C 上 A B C 都处于静止状态 各接触面与 水平地面平行 A C 间的摩擦力大小为 f1 B C 间的摩擦力大小为 f2 C 与地面间的摩擦力大小为 f3 则 A f1 0 f2 0 f3 0 B f1 0 f2 F f3 0 C f1 F f2 0 f3 0 D f1 0 f2 F f3 F A B C O 图 2 1 7 图 2 1 8 3 力学 变式探究 2 如图所示 小木块以初速度 0 v沿三角形木块a的粗糙斜面向上滑动 至速度为零后又沿斜面加速 返回斜面底端 三角形木块a始终相对水平面保持静止 则水平面对三角形木块a的摩擦力方向是 A 始终向左 B 始终向右 C 先向左后向右 D 先向右后向左 经典考题精析经典考题精析 2013 山东卷 如图所示 用完全相同的轻弹簧 A B C 将两个相同的小球连接并悬挂 小球处于静止状态 弹簧 A 与竖直方向的夹角为 30 弹簧 C 水平 则弹簧 A C 的伸长量之比为 A 4 B 4 C 1 2 D 2 1 33 2013 广东卷 如图所示 物体 P 静止于固定的斜面上 P 的上表面水平 现把物体 Q 轻轻地叠放在 P 上 则 A P 向下滑动 B P 静止不动 C P 所受的合外力增大 D P 与斜面间的静摩擦力增大 2013 福建卷 质量为 M 长为L 的杆水平放置 杆两端 A B 系着长为 3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳 3 绳上套着一质量为 m 的小铁环 已知重力加速度为 g 不计空气影响 1 现让杆和环均静止悬挂在空中 如图甲 求绳中拉力的大小 2 若杆与环保持相对静止 在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线运动 此时环恰好悬于 A 端的正下方 如 图乙所示 求此状态下杆的加速度大小 a 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力 方向如何 4 力学 当堂巩固当堂巩固 1 关于力的概念 下列说法正确的是 A 一个力必定联系着两个物体 其中每个物体既是受力物体 又是施力物体 B 放在桌面上的木块受到桌面对它向上的弹力 这是由于木块发生微小形变而产生的 C 压缩弹簧时 手先给弹簧一个压力 F 等弹簧再压缩 x 距离后才反过来给手一个弹力 D 根据力的作用效果命名的不同名称的力 性质可能也不相同 2 三个相同的支座上分别搁着三个质量和直径都相等的光滑圆球 a b c 支点 P Q 在同一水平面上 a 的重 心位于球心 b c 的重心分别位于球心的正上方和正下方 如图 1 甲 三球皆静止 支点 P 对 a 球的弹力为 FNa 对 b 球和 c 球的弹力分别为 FNb和 FNc 则 A FNa FNb FNc B FNb FNa FNc C FNb FNaFNb FNc 4 如图 2 所示 A B 两个物块的重力分别是 GA 3 N GB 4 N 弹簧的重力不计 整个装置沿竖直方向处于 静止状态 这时弹簧的弹力 F 2 N 则天花板受到的拉力和地板受到的压力 有可能是 A 1 N 和 6 N B 5 N 和 6 N C 1 N 和 2 N D 5 N 和 2 N 5 如图 3 所示 将一根不能伸长 柔软的轻绳两端分别系于 A B 两点上 一物 体用动滑轮悬挂在绳子上 达到平衡时 两段绳子间的夹角为 1 绳子张力为 F1 将 绳子 B 端移至 C 点 待整个系统达到平衡时 两段绳子间的夹角为 2 绳子张力为 F2 将绳子 B 端移至 D 点 待整个系统达到平衡时 两段绳子间的夹角为 3 绳子张 力为 F3 不计摩擦 则 A 1 2 3 B 1 2F2 F3 D F1 F2k2 a 和 b 表示质量分别为 ma 和 mb的两个小物块 ma mb 将弹簧与物块按图 4 所示的方式悬挂起来 现要求两根弹 簧的总长度最短 则应使 A S1在上 a 在上 B S1在上 b 在上 C S2在上 a 在上 5 力学 D S2在上 b 在上 7 图 5 中弹簧秤 绳和滑轮的重量均不计 绳与滑轮间的摩擦力不计 物体的重力都是 G 在图甲 乙 丙三 种情况下 弹簧秤的读数分别是 F1 F2 F3 则以下判断正确的是 A F3 F1 F2 B F3 F1 F2 C F1 F2 F3 D F1 F2 F3 8 如下图所示 A 为长木板 在水平面上以速度 v1向右运动 物块 B 在木板 A 的上面以速度 v2向右运动 下列 判断正确的是 A 若是 v1 v2 A B 之间无滑动摩擦力 B 若是 v1 v2 A 受到了 B 所施加的向右的滑动摩擦力 C 若是 v1v2 B 受到了 A 所施加的向左的滑动摩擦力 9 一个圆球形薄壳容器所受重力为 G 用一细线悬挂起来 如图 9 所示 现在容器里装满水 若在容器底部有 一个小阀门 将小阀门打开让水慢慢流出 在此过程中 系统 包括容器和水 的重心位置 重力的大小如何变化 A 重力慢慢减小 B 重心慢慢上升 C 重心先下降后上升 D 重心先上升后下降 10 如图 10 所示是主动轮 P 通过皮带带动从动轮 Q 的示意图 A 与 B C 与 D 分别是皮带上与轮缘上相互接触 的点 则下列判断正确的是 A B 点相对于 A 点运动趋势方向与 B 点运动方向相反 B D 点相对于 C 点运动趋势方向与 C 点运动方向相反 C D 点所受静摩擦力方向与 D 点运动方向相同 D 主动轮受到的摩擦力是阻力 从动轮受到的摩擦力是动力 11 物块静止在固定的斜面上 分别按如图 11 所示的方向对物块施加大小相等的力 F A 中 F 垂直于斜面向上 B 中 F 垂直于斜面向下 C 中 F 竖直向上 D 中 F 竖直向下 施力后物块仍然静止 则物块所受的静摩擦力增大的是 6 力学 12 L 型木板 P 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块 Q 相连 如图 12 所示 若 P Q 一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板 P 的受力个数为 A 3 B 4 C 5 D 6 13 如图 13 所示 AO 是具有一定质量的均匀细杆 可绕 O 点在竖直平面内自由转动 细杆上的 P 点与放在水 平桌面上的圆柱体接触 圆柱体靠在竖直的挡板上而保持平衡 已知杆的倾角 60 圆柱体的重力大小为 G 竖直 挡板对圆柱体的压力大小为 2G 各处的摩擦都不计 试回答下列问题 3 1 作出圆柱体的受力分析图 2 通过计算求出圆柱体对均匀细杆 AO 的作用力的大小和水平地面对圆柱体作用力的大小 14 如图 15 a 所示 轻绳 AD 跨过固定在水平横梁 BC 右端的定滑轮挂住一个质量为 M1的物体 ACB 30 如图 9 b 中轻杆 HG 一端用铰链固定在竖直墙上 另一端 G 通过细绳 EG 拉住 EG 与水平方向也成 30 轻杆的 G 点用细绳 CF 拉住一个质量为 M2的物体 求 1 细绳 AC 段的张力 TAC与细绳 EG 的张力 TEG之比 2 轻杆 BC 对 C 端的支持力 3 轻杆 HG 对 G 端的支持力 16 如图所示 在倾角为 37 的固定斜面上静置一个质量为 5kg 的物体 物体与斜面间的动摩擦因数为 0 8 求 1 物体所受的摩擦力 sin37 0 6 cos37 0 8 2 若用原长为 10cm 劲度系数为 3 1 103N m 的弹簧沿斜面向上拉物体 使之向上匀速运动 则弹簧的最终长度 是多少 取 g 10m s2 7 力学 17 如图 2 1 7 所示 原长分别为 L1和 L2 劲度系数分别为 k1和 k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上 两弹簧之 间有一质量为 m1的物体 最下端挂着质量为 m2的另一物体 整个装置处于静止状态 求 1 这时两弹簧的总长 2 若用一个质量为 M 的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起 直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和 求这时平板受到下面物体 m2的压力 考点一考点一 静摩擦力方向的判断静摩擦力方向的判断 例 1 如图所示 A B两物块叠放在一起 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程 中B受到的摩擦力 A 方向向左 大小不变 B 方向向左 逐渐减小 C 方向向右 大小不变 D 方向向右 逐渐减小 特别提醒 假设法 静摩擦力的方向一定与物体相对运动趋势方向相反 利用 假设法 可以判断出物体 相对运动趋势的方向 2 状态法 根据二力平衡条件 牛顿第二定律 可以判断静摩擦力的方向 3 利用牛顿第三定律 即作用力与反作用力的关系 来判断 此法关键是抓住 力是成对出现的 先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向 再根据 反向 确定另一物体受到的静摩擦力的方向 考点二考点二 摩擦力大小的计算摩擦力大小的计算 例 2 如图所示 人重 600 N 木块A重 400 N 人与木块 木块与水平面间的动摩擦因数均为 0 2 现人用水平 力拉绳 使他与木块一起向右做匀速直线运动 滑轮摩擦不计 求 1 人对绳的拉力大小 2 人脚对A的摩擦力的大小和方向 8 力学 特别提醒特别提醒 计算摩擦力时首先要分清是静摩擦力还是滑动摩擦力 1 滑动摩擦力由公式F FN计算 应用此公式时要注意以下两点 为动摩擦因数 其大小与接触面的材料 表面的粗糙程度有关 FN为两接触面间的正压力 其大小不一定等 于物体的重力 滑动摩擦力的大小与物体的运动速度无关 与接触面积的大小无关 2 静摩擦力的计算 它的大小和方向都跟产生相对运动趋势的力密切相关 跟接触面相互挤压力FN无直接关系 因此它具有大小 方向的可变性 变化性强是它的特点 对具体问题 要具体分析研究对象的运动状态 根据物体所处的状态 平衡 加速等 由力的平衡条件或牛顿运动定律求解 最大静摩擦力Fmax 是物体将要发生相对运动这一临界状态时的摩擦力 它的数值与FN成正比 在FN不变的情 况下 Fmax比滑动摩擦力稍大些 通常认为二者相等 而静摩擦力可在 0 Fmax间变化 考点三考点三 摩擦力的突变问题摩擦力的突变问题 例 3 长直木板的上表面的一端放有一个木块 如图 8 所示 木板由水平位置缓慢向上转动 即木板与地面的夹角 变大 另一端不动 则木块受到的摩擦力Ff随角度 的变化图象是下列图中的 特别提醒 该类问题常涉及摩擦力的突变问题 在分析中很容易发生失误 在解决此类问题时应注意以下两点 1 如题干中无特殊说明 一般认为最大静摩擦力略大于滑动摩擦力 2 由于此类问题涉及的过程较为复杂 采用特殊位置法解题往往比采用过程分析法解题更为简单 考点四考点四 滑动摩擦力滑动摩擦力 滑动摩擦力的方向不是与物体的运动方向相反 而是与物体的相对运动的方向相反 滑动摩擦力的公式 Nf 中的 N 是指物体对接触面的正压力 而物体对接触面的正压力和接触面对物体的支持力的大小是相等的 故 N 的大小可理解为物体所受的支持力 例 4 如图所示 有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上 白毛巾的中部用细线与墙连接着 黑毛巾的中部用 细线拉住 设细线均水平 欲使黑白毛巾分离开来 若每条毛巾的质量均为m 毛巾之间及其与地面之间的动摩擦因数 均为 则将黑毛巾匀速拉出需施加的水平拉力F值为 9 力学 AB F A mg 2 B mg 4 C mg 5 D mg 2 5 考点五考点五 静摩擦力静摩擦力 正压力是静摩擦力产生的条件之一 但静摩擦力的大小与正压力无关 最大静摩擦力除外 当物体处于平衡状 态时 静摩擦力的大小由平衡条件来求 而物体处于非平衡态的某些静摩擦力的大小应由牛顿第二定律求解 例 5 木块A B分别重 50 N 和 60 N 它们与水平地面之间的动磨擦因数均为 0 25 夹在A B之间轻弹簧被 压缩了 2cm 弹簧的劲度系数为 400N m 系统置于水平地面上静止不动 现用F 1 N 的水平拉力作用在木块B上 如图 所示 力F作用后 A 木块A所受摩擦力大小是 12 5 N B 木块A所受摩擦力大小是 11 5 N C 木块B所受摩擦力大小是 9 N D 木块B所受摩擦力大小是 7 N 经典考题精析经典考题精析 2013 浙江卷 如图所示 水平木板上有质量 m 1 0 kg 的物块 受到随时间 t 变化的水平拉力 F 作用 用力传 感器测出相应时刻物块所受摩擦力 Ff的大小 取重力加速度 g 10 m s2 下列判断正确的是 A 5 s 内拉力对物块做功为零 B 4 s 末物块所受合力大小为 4 0 N C 物块与木板之间的动摩擦因数为 0 4 D 6 s 9 s 内物块的加速度大小为 2 0 m s2 2013 北京卷 倾角为 质量为 M 的斜面体静止在水平桌面上 质量为 m 的木块静止在斜面体上 下列结论 正确的是 10 力学 A 木块受到的摩擦力大小是 mgcos B 木块对斜面体的压力大小是 mgsin C 桌面对斜面体的摩擦力大小是 mgsin cos D 桌面对斜面体的支持力大小是 M m g 2012 海南单科 8 下列关于摩擦力的说法 正确的是 A 作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速 不可能使物体加速 B 作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速 不可能使物体减速 C 作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速 也可能使物体加速 D 作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速 也可能使物体减速 2011 安徽 14 一质量为 m 的物块恰好静止在倾角为 的斜面上 现对物块施加一个竖直向下的恒力 F 如图所 示 则物块 A 仍处于静止状态 B 沿斜面加速下滑 C 受到的摩擦力不变 D 受到的合外力增大 2011 海南 5 如图所示 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上一物块正在沿斜面以速度 v0匀速下滑 斜劈保持静 止 则地面对斜劈的摩擦力 A 等于零 B 不为零 方向向右 C 不为零 方向向左 D 不为零 v0较大时方向向左 v0较小时方向向右 2010 课标全国 18 如图所示 一物块置于水平地面上 当用与水平方向成 60 角的力 F1拉物块时 物块做匀速 直线运动 当改用与水平方向成 30 角的力 F2推物块时 物块仍做匀速直线运动 若 F1和 F2的大小相等 则物块与 地面之间的动摩擦因数为 A 1 B 2 C D 1 33 3 2 1 2 3 2 11 力学 当堂巩固当堂巩固 1 关于摩擦力 有人总结了 四条不一定 其中说法错误的是 A 摩擦力的方向不一定与物体的运动方向相同 B 静摩擦力的方向不一定与运动方向共线 C 受静摩擦力或滑动摩擦力的物体不一定静止或运动 D 静摩擦力一定是阻力 滑动摩擦力不一定是阻力 2 卡车上放一木箱 车在水平路面上运动时 以下说法中正确的是 A 车启动时 木箱给卡车的摩擦力向后 B 车做匀速直线运动时 车给木箱的摩擦力向前 C 车做匀速直线运动时 车给木箱的摩擦力为零 D 车突然制动时 木箱获得向前的摩擦力 使木箱向前滑动 3 人握住旗杆匀速上爬 则下列说法正确的是 A 人受到的摩擦力的方向是向下的 B 人受到的摩擦力的方向是向上的 C 人握旗杆用力越大 人受的摩擦力也越大 D 人握旗杆用力越大 并不会使人受的摩擦力也增大 4 如图所示 物块 A 放在倾斜的木板上 木板的倾角 分别为 30 和 45 时物块所受摩擦力的大小恰好相同 则 物块和木板间的动摩擦因数为 A B 1 2 3 2 C D 2 2 5 2 5 如图所示 有一重力不计的方形容器 被水平力 F 压在竖直的墙面上处于静止状态 现缓慢地向容器内注水 直到注满为止 此过程中容器始终保持静止 则下列说法正确的是 A 容器受到的摩擦力不断增大 B 容器受到的摩擦力不变 12 力学 C 水平力 F 必须逐渐增大 D 容器受到的合力逐渐增大 6 如图所示 倾角为 的斜面体 C 置于水平面上 B 置于斜面上 通过细绳跨过光滑的定滑轮与 A 相连接 连 接 B 的一段细绳与斜面平行 A B C 都处于静止状态 则 A B 受到 C 的摩擦力一定不为零 B C 受到水平面的摩擦力一定为零 C 不论 B C 间摩擦力大小 方向如何 水平面对 C 的摩擦力方向一定向左 D 水平面对 C 的支持力与 B C 的总重力大小相等 7 如下图所示 质量为 m 的物块 在力 F 作用下静止于倾角为 的斜面上 力 F 大小相等且 F 2 m M g 时 长木板便开始运动 D 无论怎样改变 F 的大小 长木板都不可能运动 13 如图所示 两个长方体木块 P Q 叠放在水平地面上 第一次用大小为 F 的水平拉力拉 P 第二次也用大小 为 F 的水平拉力拉 Q 两次都能使 P Q 保持相对静止共同向右做匀速运动 设第一次 PQ 间 Q 与地面 间的摩擦力大小分别为 Ff1 Ff1 第二次 PQ 间 Q 与地面间的摩擦力大小分别为 Ff2 Ff2 则下列结论正确的是 A F