高中物理受力分析专题习题小练

1、高一专题习题受力分析例1如图6-1所示，A、 B 两物体的质量分别是m1 和m2，其接触面光滑，与水平面的夹角为 ，若A、B 与水平地面的动摩擦系数都是 ，用水平力F 推A，使A、B 一起加速运动，求：（1） A、 B间的相互作用力（ 2）为维持A、 B 间不发生相对滑动，力F 的取值范围。分析与解 ：A 在 F 的作用下，有沿 A、B 间斜面向上运动的趋势，据题意，为维持A、B间不发生相对滑动时， A 处刚脱离水平面，即A 不受到水平面的支持力，此时A 与水平面间的摩擦力为零。本题在求 A、B 间相互作用力N和 B 受到的摩擦力f 2 时，运用 隔离法 ；而求 A、B 组成的系统的加速度时，

2、运用 整体法 。（ 1）对 A 受力分析如图 6-2 （ a）所示，据题意有：N1=0， f 1=0因此有： Ncos=mg 1 ,F-Nsin ma 21=1由 1 式得 A、 B 间相互作用力为： N=m1g/cos （ 2）对 B 受力分析如图6-2 （ b）所示，则： N2=m2g+Ncos 3 , f2= N2 4将 1 、 3 代入 4 式得： f 2= (m1+ m2)g取 A、B 组成的系统，有：F-f 2=(m1+ m2)a 5由 1 、 2 、 5 式解得： F=m1g(m1+ m2)(tg - )/m 2故 A、B 不发生相对滑动时F 的取值范围为：0 F m1g(m1+

3、 m2)(tg - )/m 2例2 如图1-1所示，长为5 米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4 米的两杆顶端A、 B。绳上挂一个光滑的轻质挂钩。它钩着一个重为12 牛的物体。平衡时，绳中张力T=分析与解 ：本题为三力平衡问题。其基本思路为：对平衡问题，根据题目所给条件，往往可采用不同的方法，如选对象 、分析力 、画力图 、列方程 。正交分解法 、相似三角形 等。所以，本题有多种解法。解法一：选挂钩为研究对象，其受力如图1-2所示设细绳与水平夹角为 ，由平衡条件可知：2TSin =F，其中F=12 牛将绳延长，由图中几何条件得：Sin =3/5 ，则代入上式可得T=10 牛。解法二：挂钩

4、受三个力，由平衡条件可知：两个拉力（大小相等均为 F 大小相等方向相反。以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。如图T）的合力F与1-2 所示，其中力的三角形 OEG与 ADC相似，则：心得 ：挂钩在细绳上移到一个新位置，得：挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等，牛。细绳的张力仍不变。例 3 如图 2 12，m和 M保持相对静止，一起沿倾角为 的光滑斜面下滑，则 M和m间的摩擦力大小是多少？错解：以 m为研究对象，如图2 13 物体受重力mg、支持力 N、摩擦力 f ，如图建立坐标有再以 mN 为研究对象分析受力，如图2 14，（ m M）g·sin =（ M m）a据式，解得f=0所以

5、 m与 M间无摩擦力。分析与解 ：造成错解主要是没有好的解题习惯，只是盲目的模仿，似乎解题步骤不少，但思维没有跟上。 要分析摩擦力就要找接触面， 摩擦力方向一定与接触面相切， 这一步是堵住错误的起点。 犯以上错误的客观原因是思维定势， 一见斜面摩擦力就沿斜面方向。 归结还是对物理过程分析不清。解答：因为 m和 M保持相对静止，所以可以将（ m M）整体视为研究对象。受力，如图 2 14，受重力（ M十 m） g、支持力 N如图建立坐标，根据牛顿第二定律列方程x： (M+n)gsin =(M+m)a解得 a=gsin 沿斜面向下。因为要求m和M间的相互作用力，再以m为研究对象，受力如图2 15。

6、根据牛顿第二定律列方程因为 m， M的加速度是沿斜面方向。需将其分解为水平方向和竖直方向如图2 16。由式，解得f=mgsin ·cos 方向沿水平方向 m受向左的摩擦力， M受向右的摩擦力。例 4如图 2-25天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球A 与下面小球 B 的加速度为A a =ga =g12B a1=ga 2=gC a =2ga2=01D a =0a =g12错解：剪断细绳时，以(A+B) 为研究对象，系统只受重力，所以加速度为g，所以A，B球的加速度为g。故选 A。分析与解 ：出现上述错解的原因是研究对象的选

7、择不正确。由于剪断绳时，有不同的加速度，不能做为整体研究。A，B 球具解答：分别以A， B 为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前如图 2-26 ， A 球受三个力，拉力T、重力 mg和弹力 F。 B 球受三个力，重力mg和弹簧拉力FA，B 静止。A 球： T-mg-F=0B 球： F -mg=0由式，解得T=2mg， F=mg剪断时， A 球受两个力， 因为绳无弹性剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形米， 瞬间形状不可改变，弹力还存在。如图2-27 ， A 球受重力 mg、弹簧给的弹力F。同理 B 球受重力 mg和弹力 F。AA 球： -mg-F=maBB 球： F -mg=ma由式解得a

8、A=-2g （方向向下）由式解得aB=0故 C 选项正确。心得：（ 1）牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系。合外力不变，加速度不变。合外力瞬间改变，加速度瞬间改变。本题中 A 球剪断瞬间合外力变化，加速度就由 0 变为 2g，而 B 球剪断瞬间合外力没变，加速度不变。例 5 如图 3-1 所示的传送皮带，其水平部分 ab=2 米， bc=4 米， bc 与水平面的夹角 =37°，一小物体A 与传送皮带的滑动摩擦系数 =0.25 ，皮带沿图示方向运动，速率为2 米 / 秒。若把物体 A 轻轻放到a 点处， 它将被皮带送到c 点，且物体 A 一直没有脱离皮带。求物体 A 从 a

9、 点被传送到 c 点所用的时间。分析与解 ：物体 A 轻放到 a 点处，它对传送带的相对运动向后，传送带对则 A 作初速为零的匀加速运动直到与传送带速度相同。设此段时间为A 的滑动摩擦力向前， t 1 ，则：a1= g=0.25x10=2.5米 / 秒2t=v/a1 =2/2.5=0.8秒设 A 匀加速运动时间内位移为S1 ，则：设物体设物体A 在水平传送带上作匀速运动时间为 A 在 bc 段运动时间为 t 3，加速度为t 2，则a2 ，则：a2=g*Sin37 ° - gCos37°米 / 秒 2解得： t 3=1 秒 （ t 3=-2 秒舍去）所以物体A 从 a 点被传

10、送到c 点所用的时间t=t1+t 2+t 3=0.8+0.6+1=2.4秒。例 6 如图 2-1 所示，轻质长绳水平地跨在相距为2L 的两个小定滑轮A、B 上，质量为m的物块悬挂在绳上O 点，O与 A、B 两滑轮的距离相等。在轻绳两端C、D 分别施加竖直向下的恒力F=mg。先托住物块，使绳处于水平拉直状态，由静止释放物块，在物块下落过程中，保持C、 D两端的拉力 F 不变。（1）当物块下落距离h 为多大时，物块的加速度为零？（2）在物块下落上述距离的过程中，克服C 端恒力 F 做功 W为多少？（3）求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H？分析与解 ：物块向下先作加速运动，随着物块的下落，两

11、绳间的夹角逐渐减小。因为绳子对物块的拉力大小不变，恒等于F，所以随着两绳间的夹角减小，两绳对物块拉力的合力将逐渐增大，物块所受合力逐渐减小，向下加速度逐渐减小。 当物块的合外力为零时，速度达到最大值。之后，因为两绳间夹角继续减小，物块所受合外力竖直向上，且逐渐增大， 物块将作加速度逐渐增大的减速运动。当物块下降速度减为零时，物块竖直下落的距离达到最大值H。当物块的加速度为零时，由共点力平衡条件可求出相应的 角，再由 角求出相应的距离h，进而求出克服 C 端恒力 F 所做的功。对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H。（1）当物块所受的合外力为零时，加速度为零，此时物块下降距离为h。因为 F 恒等于 mg，所以绳对物块拉力大小恒为mg，由平衡条件知： 2 =120 °，所以 =60°，由图 2-2 知：h=L*tg30 °=L1（2）当物块下落h 时，绳的 C、D 端均上升 h，由几何关系可得： h=-L2克服 C 端恒力 F 做的功为：W=F*h 3由1 、 2 、 3 式联立解得：W=（-1 ） mgL（3）出物块下落过程中，共有三个力对物块