（北京专用）2020届高考物理一轮复习 专题二 相互作用课件

高考物理(北京市选考专用)专题二相互作用五年高考考点一常见的三种力力的合成与分解A组自主命题·北京卷题组1.(2013北京理综,16,6分)倾角为α、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 ()A.木块受到的摩擦力大小是mgcosαB.木块对斜面体的压力大小是mgsinαC.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsinαcosαD.桌面对斜面体的支持力大小是(M+m)g答案D对木块受力分析,如图所示,木块静止,由平衡条件:Ff=mgsinα,FN=mgcosα,故选项A、B均错误;对斜面体和木块整体分析,桌面对斜面体的摩擦力为零,支持力与整体重力平衡,故选项C错误,选项D正确。 2.(2017课标Ⅲ,17,6分)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80cm的两点上,弹性绳的原长也为80cm。将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为100cm;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内) ()A.86cmB.92cmC.98cmD.104cmB组统一命题·课标卷题组答案B设弹性绳劲度系数为k,绳总长l1=100cm时,绳上弹力大小F1=k(l1-l0),绳中点处受力平衡,设绳与水平方向夹角为θ,则有2F1sinθ=F'=G,cosθ= ,sinθ= ,绳两端缓慢移至同一点时,设绳长为l2,其弹力大小F2=k(l2-l0),此时绳中点处受力平衡,有2F2=F'=G,综上所述有2k(l1-l0)·sinθ=2k(l2-l0),解得l2=92cm,则选项B正确。4535解题关键关键词理解与情景构建弹性绳可按弹簧模型处理,始终处于弹性限度内说明劲度系数k不变,钩码挂在绳的中点,绳中点处受力平衡,两侧绳上弹力大小相等,等于弹性绳的弹力。3.(2016课标Ⅲ,17,6分)如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上;一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为 () A. B. mC.mD.2m2m32答案C由于物块通过挂钩悬挂在线上,细线穿过圆环且所有摩擦都不计,可知线上各处张力都等于小球重力mg。如图所示,由对称性可知a、b位于同一水平线上,物块处于圆心O点正上方,则∠1=∠2,∠3=∠4,∠1=∠5。因圆弧对轻环的弹力沿圆弧半径方向,且轻环重力不计,由平衡条件知环两侧细线关于圆弧半径对称,即∠5=∠6,由几何关系得∠1=∠2=∠5=∠6=30°,∠3=∠4=60°。再由物块与挂钩的受力平衡有mgcos60°+mgcos60°=Mg,故有M=m,C正确。 考查点力的平衡、力的合成与分解。疑难突破题目中轻环重力不计、摩擦不计是分析关键,注意对称性的应用哦。评析试题以连接体的平衡为载体,考查了受力分析、平衡条件的应用,对数学运算能力有较高的要求,难度中等偏上。4.(2019江苏单科,2,3分)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为 () A. B. C.TsinαD.TcosαsinTαcosTαC组教师专用题组答案C本题考查力的分解内容,有利于培养应用数学知识处理物理问题的能力,体现了核心素养中的模型建构要素。如图所示,气球处于平衡状态,在水平方向上风力与拉力T的水平分力平衡,F风=Tsinα,故选项C正确。关键指导气球在浮力、重力、水平向右的风力和绳的拉力共同作用下处于平衡状态,其中浮力与重力的合力竖直向上。考点二受力分析共点力的平衡A组自主命题·北京卷题组1.[2011北京理综,22(1),6分]如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为α,小球保持静止。画出此时小球的受力图,并求力F的大小。答案见解析解析受力分析如图 根据平衡条件,应满足Tcosα=mg,Tsinα=F拉力F=mgtanα2.(2019课标Ⅱ,16,6分)物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动,轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为 ,重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N,则物块的质量最大为 ()A.150kgB.100 kgC.200kgD.200 kg3333B组统一命题·课标卷题组答案A本题考查了对平衡条件的理解与应用,检验了理解能力、推理能力,体现了模型建构、科学推理等核心素养。物块沿斜面向上匀速运动,则物块受力平衡,满足关系F-mgsin30°-μmgcos30°=0,其中μ= ,g=10m/s2,当F=1500N时,物块的质量最大,为m= =150kg,故A正确。审题指导①物块沿斜面向上匀速运动,说明摩擦力为滑动摩擦力,f=μmgcosθ。②轻绳承受最大张力时对应物块的质量最大。33sin30cos30Fgμg3.(2019课标Ⅲ,16,6分)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件,为使工件保持固定,将其置于两光滑斜面之间,如图所示,两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上,倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时,圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2,则 () A.F1= mg,F2= mgB.F1= mg,F2= mgC.F1= mg,F2= mgD.F1= mg,F2= mg3332323312323212答案D本题考查物体的受力分析和共点力平衡条件,以及学生应用几何知识处理物理问题的能力,体现了运动与相互作用观念。以工件为研究对象,受力分析如图所示,重力与F1、F2的合力等大反向,根据共点力平衡条件得 =cos30°, =cos60°,则F1= mg,F2= mg,故只有D选项正确。1Fmg2Fmg3212解题关键本题重点是画力的合成图,找准角度,列三角函数方程求解。4.(2017课标Ⅰ,21,6分)(多选)如图,柔软轻绳ON的一端O固定,其中间某点M拴一重物,用手拉住绳的另一端N。初始时,OM竖直且MN被拉直,OM与MN之间的夹角为α(α )。现将重物向右上方缓慢拉起,并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中 ()A.MN上的张力逐渐增大B.MN上的张力先增大后减小C.OM上的张力逐渐增大D.OM上的张力先增大后减小2答案AD本题考查对共点力平衡问题的理解和推理能力,要求运用数学工具求解物理问题。设MN上的张力为T,OM上的张力为F,在缓慢拉起的过程中重物处于动态平衡状态。当OM与竖直方向成任意θ角时,由受力分析有Fcosθ+Tcos(α-θ)=mgFsinθ=Tsin(α-θ)利用三角函数化简解得T= mgF= mgsinsinθαsin()sinαθα可知,在θ由0增加至 的过程中,MN上的张力T逐渐增大,选项A正确,B错误。由于OM与MN之间的夹角α ,所以在θ由0增加至 的过程中,α-θ的值先由大于 减小至 后,进一步再减小,相应sin(α-θ)的值先增大后减小,即OM上的张力F先增大后减小,选项C错误,D正确。22222一题多解重物受到重力mg、OM绳的拉力FOM、MN绳的拉力FMN共三个力的作用。缓慢拉起过程中任一时刻可认为是平衡状态,三力的合力恒为0。如图所示,由三角形定则得一首尾相接的闭合三角形,由于α 且不变,则三角形中FMN与FOM的交点在一个优弧上移动,由图可以看出,在OM被拉到水平的过程中,绳MN中拉力一直增大且恰好达到最大值,绳OM中拉力先增大后减小,故A、D正确,B、C错误。 25.(2017课标Ⅱ,16,6分)如图,一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变,而方向与水平面成60°角,物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为 () A.2- B. C. D. 3363332答案C本题考查物体受力分析、滑动摩擦力、物体的平衡。物块在水平力F作用下做匀速直线运动,其受力如图甲所示甲乙由平衡条件:F=f、FN=mg而f=μFN=μmg即F=μmg当F的方向与水平面成60°角时,其受力如图乙由平衡条件:Fcos60°=f1f1=μFN1=μ(mg-Fsin60°)联立解得μ= ,选项C正确。33一题多解受力变化时,物块和桌面间的动摩擦因数不变,不妨假设摩擦力和支持力的合力方向与支持力的夹角为θ,则有tanθ= =μ,因μ不变,故θ角不变,即F与mg的合力方向不变,由图可知,当F由水平变为与水平面夹角为60°时,F大小不变,θ=30°,再由μ=tanθ得μ=tan30°= 选项C正确。NfF336.(2016课标Ⅱ,14,6分)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中 () A.F逐渐变大,T逐渐变大B.F逐渐变大,T逐渐变小C.F逐渐变小,T逐渐变大D.F逐渐变小,T逐渐变小答案A由题意知,系统处于动态平衡状态,分析O点的受力情况如图所示,其中T'=G恒定不变,F方向不变,T大小方向均改变,在O点向左移动的过程中,θ角逐渐变大,由动态矢量三角形可知F、T均逐渐变大,故A项正确。 7.(2009北京理综,18,6分)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则 ()C组教师专用题组A.将滑块由静止释放,如果μtanθ,滑块将下滑B.给滑块沿斜面向下的初速度,如果μtanθ,滑块将减速下滑C.用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是2mgsinθD.用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果μ=tanθ,拉力大小应是mgsinθ答案Cμtanθ时,μmgcosθmgsinθ,滑块将静止,A错误;μtanθ时,μmgcosθmgsinθ,滑块将加速下滑,B错误;μ=tanθ时,μmgcosθ=mgsinθ,在沿斜面向上的拉力作用下滑块匀速上滑,即F拉=mgsinθ+μmgcosθ=2mgsinθ,C正确;匀速下滑时,F拉+mgsinθ=μmgcosθ,由μ=tanθ可得F拉=0,D错误。8.(2019课标Ⅰ,19,6分)(多选)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N,另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中 () A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小一定一直增加C.M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加答案BD本题考查了受力分析、共点力平衡中的动态平衡内容、理解能力和推理能力的应用,体现了核心素养中科学推理、科学论证要素。用水平拉力向左缓慢拉动N,如图所示,水平拉力F逐渐增大,细绳的拉力T逐渐增大,则细绳对M的拉力逐渐增大,故A错误,B正确。 当物块M的质量满足mMgsinθmNg时,初始时M受到的摩擦力方向沿斜面向上,这时随着对物块N的缓慢拉动,细绳的拉力T逐渐增大,物块M所受的摩擦力先向上逐渐减小,然后可能再向下逐渐增大,故C错误,D正确。解题关键①系统处于静止状态,水平向左缓慢拉动N,M处于平衡状态,则N处于动态平衡状态。②因为物块M和物块N的质量关系未知,故存在多种可能,其中临界条件为mMgsinθ=mNg。9.(2016课标Ⅰ,19,6分)(多选)如图,一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态。若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则 () A.绳OO'的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的