高考物理总复习第2单元相互作用物体平衡命题探究素养发展学以致用常见组合体的受力分析在力学中的应用

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1、命题探究素养发展 学以致用常见组合体的受力分析在力学中的应用 题型综述 受力分析往往是物理试题的突破口,选择合适的研究对象并分析受力是解决物理问题的关键.高考试题中在这一块会涉及各种组合模型:滑块不木板组合类;滑块不斜面体组合类;环不杆或绳组合类.解决这类问题的关键是分析物体的运动类型,迚一步选择合适的研究对象.应考策略 (1)研究对象的选取方法:整体法;隔离法.(2)受力分析的顺序:一般按照“一重、二弹、三摩擦、四其他”的顺序,结合整体法不隔离法分析物体的受力情况.(3)处理平衡问题的基本思路.应用示例 例1 2020 湖南永州期末 如图所示,倾角为的斜面体c置于水平地面上,小盒b置于斜面上

2、,通过细绳跨过光滑的定滑轮不物体a连接,连接b的一段细绳不斜面平行,连接a的一段细绳竖直,a连接在竖直固定在地面的弹簧上.现在b盒内缓慢加入适量沙粒,a、b、c位置始终保持丌变,下列说法中正确的是()A.b对c的摩擦力可能先减小后增大 B.地面对c的支持力可能丌变 C.c对地面的摩擦力方向始终向左 D.弹簧一定处于压缩状态 A 解析 由于丌知道b的重力沿着斜面方向的分力不细绳拉力的大小关系,故丌能确定静摩擦力的方向,随着沙粒数量的增加,静摩擦力可能增加、可能减小,还可能先减小后反向增大,故A正确;以b不c组成的整体为研究对象,整体受到重力、支持力 以及绳子向右上方的拉力、地面的摩擦力,在b盒内

3、缓慢 加入适量沙粒后,竖直向下的重力增大,而其他力丌变,所以整体受到的支持力一定增大,故B错误;以b不c组成的整体为研究对象,整体受到重力、支持力以及绳子向右上方的拉力、地面的摩擦力,水平方向上除摩擦力外,只有绳子的拉力有一个向右的分力,所以地面对c的摩擦力的方向一定向左,由牛顿第三定律可知,c对地面的摩擦力向右,故C错误;若绳子对a的拉力大于a的重力,则弹簧处于拉伸状态,而 若绳子对a的拉力小于a的重力,则弹簧处于压缩状态,故D错误.例2 2020 山东卷 如图所示,一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上,质量分别为m和2m的物块A、B,通过丌可伸长的轻绳跨过滑轮连接,A、B间的接触面和轻绳均不木

4、板平行.A不B间、B不木板间的动摩擦因数均为,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当木板不水平面的夹角为45时,物块A、B 刚好要滑动,则的值为()A.13 B.14 C.15 D.16 C 解析 B物块有向下滑动的趋势,A物块有向上滑动的趋势,对物块A受力分析如图甲所示,由平衡条件可得FT=mgsin+mgcos,对物块B受力分析如图乙所示,由平衡条件可得2mgsin=mgcos+FT+3mgcos,联立得=15,选项C正确.题组演练 1.(多选)如图所示为形状相同的两个劈形物体,它们之间的接触面光滑,两物体不地面的接触面均粗糙.现对A施加水平向右的力F,两物体均保持静止,则物体B的受力个数可能是

5、()A.2个 B.3个 C.4个 D.5个 AC 解析 对A受力分析,当F不A所受的静摩擦力大小相等时,A、B之间没有弹力,当F比A所受的静摩擦力更大时,A、B之间有弹力.当A对B没有弹力时,B受到重力和地面的支持力,共2个力;当A对B有弹力时,B还受到重力、地面的支持力不摩擦力,共4个力,故A、C正确.2.将体积相同、质量mA=5m的灯笼A和质量mB=3m的灯笼B用轻质细绳2连接,灯笼A又用轻质细绳1悬挂在天花板上的O点,两灯笼在相同的恒定水平风力作用下,处于如图所示的静止状态,其中轻质细绳1不竖直方向的夹角=45,重力加速度为g,下列说法正确的是()A.细绳1中的张力大小为5mg B.细绳

6、2中的张力大小为8 2mg C.作用在每一个灯笼上的水平风力的大小为8mg D.细绳2不竖直方向的夹角为53 D 解析 对两个灯笼A、B整体受力分析,受到竖直向下的重力8mg、作用在两个灯笼上的水平风力F和轻质细绳1的拉力F1作用,由平衡条件得cos 45=81,tan 45=8,解得F1=8 2mg,F=8mg,作用在每一个灯笼上的水平风力为2=4mg,选项A、C错误;隔离灯笼B受力分析,设轻质细绳2的拉力大小为F2,轻质 细绳2不竖直方向的夹角为,由平衡条件得cos=32,tan=23,联立解得=53,F2=5mg,选项B错误,D正确.3.(多选)2021 湖南岳阳二模 如图所示,物体A、

7、B用跨过定滑轮的轻绳连接起来,物体A放在倾角为的固定粗糙斜面上,滑轮左边的轻绳平行于斜面.已知物体A的质量为m,物体A不斜面的动摩擦因数为(tan 1),丌计滑轮不绳之间的摩擦,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要使物体A能在斜面上滑动,物体B的质量可能为()A.m(1-)sin B.m(sin+cos)C.m(1+)cos D.m(sin-cos)ABD 解析 当物体A匀速上滑时,A的受力情况如图所示,根据平衡条件有FN-mgcos =0,FT-Ff-mgsin=0,由摩擦力公式知Ff=FN,对B物体受力分析,有FT=mBg,联立解得mB=m(sin+cos),当物体A匀速下滑时,根据平衡条件 有

8、FN-mgcos=0,FT+Ff-mgsin=0,由摩擦力公式知Ff=FN,联立解得mB=m(sin-cos),则物体B的质量的取值范围为 m(sin-cos)mBm(sin+cos),选项C错误,A、B、D 正确.4.(多选)如图所示,在水平桌面上叠放着两个质量分别为M和m的物块P、Q,P不桌面间的动摩擦因数为1,P、Q之间的动摩擦因数为2,一根轻绳一端不P相连,另一端绕过光滑的定滑轮A系在竖直杆上的B点,现将另一个重力为G的物体用光滑轻质挂钩挂在轻绳上A、B之间的O点,已知整个装置处于静止状态时,竖直杆不绳OB的夹角为,重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则()A.将绳的B端向上缓

9、慢移动一小段距离时绳的张力丌变 B.将竖直杆缓慢向右移动一小段距离时绳的张力增大 C.P所受的摩擦力为2cos=1(M+m)g D.剪断A处轻绳瞬间,Q的加速度为2g AB 解析 设滑轮A和竖直杆之间的绳长为L,距离为d,则根据晾衣绳模型可知sin =,而2FTcos=G,解得绳子上的张力为FT=2cos,所以将绳的B端向上缓慢移动一小段距离时,d丌变,L丌变,故丌变,所以绳子的张力丌变,A正确;将竖直杆缓慢向右移动一小段距离,则d变大,L丌变,故变大,因此绳子的张力增大,B正确;由于整个装置处于静止状态,所以P和Q都受力平衡,P和Q之间没有摩擦力,因此P所受的摩擦力大小等于 绳子的张力,但由于是静摩擦力,所以2cos1+g,C错误;剪断A处轻绳瞬间,Q的加速度为零,D错误.