高三知识习题册2受力分析.docx
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高三知识习题册2受力分析
(2)受力分析
◎知识梳理一、力
1.力的性质
(1)力的物质性
(2)力的相互性(3)力的矢量性(4)力作用的独立性
2.力的作用效果
力对物体作用有两种效果:
一是使物体发生形变,二是改变物体的。
3.力的三要素:
力的单位是,符号是。
4.力的图示和力的示意图
(1)力的图示
(2)力的示意图
5.力的分类
(1)性质力:
由力的性质命名的力。
如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。
(2)效果力:
由力的作用效果命名的力。
如:
拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:
合力、动力、阻力、向心力、等。
二、性质力
1.重力
(1)重力的产生:
(2)重力的大小:
○1由计算,g为重力加速度,通常在地球表面附近,g取9.8米/秒2,表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛顿。
○2由弹簧秤测量:
物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3)重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的,不一定指向地心.重力是矢量。
(4)重力的作用点——重心
(5)重力和万有引力
2.弹力a.产生条件:
(1)
(2)
b.弹力的方向:
,具体情况如下:
(1)轻绳只能产生,方向(张力).
(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿。
(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向。
(4)支持力/压力方向c.弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。
○1弹簧的弹力,由胡克定律,为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,为形变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长Lo的差:
,不能将x当作弹簧的长度L
○2一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算
3.摩擦力(滑动摩擦力和静摩擦力)a.产生的条件:
(1)
(2)
(3)
注意:
b.摩擦力的方向:
注意:
c.摩擦力的大小:
(1)
(2)滑动摩擦力与正压力成正比,即
μ为
,与接触面材料和粗糙程度
有关;N指接触面的,
。
三:
共点力
物体同时受几个力作用,如果这些力的作用线交于一点,这几个力叫共点力。
习题演练:
1、画出以下图形中物体受力图:
2、指明物体A在以下四种情况下所受的静摩擦力的方向.
①物体A静止于斜面上,如图甲所示;
②物体A受到水平拉力F作用仍静止在水平面上,如图乙所示;
③物体A放在车上,在刹车过程中,A相对于车厢静止,如图丙所示;
3、如图所示,一质量不计的弹簧原长为10cm,一端固定于质量m=2kg的物体上,另一端施一水平拉力F.(g=10m/s2)
(1)若物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,当弹簧拉长至12cm时,物体恰好匀速运动,弹簧的劲度系数多大?
(2)若将弹簧拉长至11cm,物体所受到的摩擦力大小为多少?
(3)若将弹簧拉长至13cm,物体所受的摩擦力大小为多少?
(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)
4、一根轻质弹簧一端固定,用大小为F1的力压弹簧的另一端,平衡时长度为l1;改用大小为F2的力拉弹簧,平衡时长度为l2.弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内,该弹簧的劲度系数为()
A.2-F1F
l2-l1
B.2+F1F
l2+l1
C.2+F1F
l2-l1
D.2-F1F
l2+l1
4、力的合成与分解
1.力的合成
利用一个力(合力)产生的效果跟几个力(分力)共同作用产生的效果相同,而做的一种。
力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。
(1)合力和分力
(2)力的合成定则(多用于三力平衡求解):
○1平行四边形定则:
如图a。
○2三角形定则:
如图b。
(3)分力与合力的大小关系:
○1.合力F的范围:
F1F2
F
F1F2
○2合力随两分力夹角的增大而减小
○3.合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力
2.力的分解(多用于大于等于三个力或有加速度的情况)
(1)已知一个力求它的分力的过程叫做力的分解.
(2)力的正交分解:
将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法(可用于求多个力的合力)
(3)
分解轴的建立方式:
a、
b、
C、
(4)常见的分解图形
5、隔离法和整体法
(1)隔离法
(2)整体法
*隔离法和整体法常常交叉运用
6、平衡与平衡下的受力分析
a、平衡状态:
对质点是指静止状态或匀速直线运动状态(合力为零)
(1)同一直线,反向相等(或反向相减等于零)不共线
(2)三力平衡时,任意两个力的合力与第三个力等大反向
(3)多个力作用平衡时,其中任一力必与其它力的合力是平衡力;
3个力,合成;大于等于3个力,正交分解。
习题演练:
1、
如图所示,倾角为30°、重为80N的斜面体静止在水平面上.一根弹性轻杆一端垂直固定在斜面体上,杆的另一端固定一个重为2N的小球,小球处于静止状态时,下列说法正确的是()
A.斜面有向左运动的趋势
B.地面对斜面的支持力为80N
C.球对弹性轻杆的作用力为2N,方向竖直向下
D.弹性轻杆对小球的作用力为2N,方向垂直斜面向上
2、如图所示,质量为m且相等的A、B两物体在平行于固定斜面的推力F的作用下沿光滑面做匀速直线运动,A、B间轻弹簧的劲度系数为k,斜面的倾角为30°,则匀速运动时弹簧的压缩量为多少?
F的大小为多少?
3、
如图所示,质量为m1的木块在质量为m2的长木板上滑行,长木板与地面间动摩擦因数为μ1,木块与长木板间动摩擦因数为μ2,若长木板仍处于静止状态,则长木板受地面摩擦力大小一定为()
A.μ1(m1+m2)gB.μ2m1g
C.μ1m1gD.μ1m1g+μ2m2g4、水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kg的重物,∠CBA=30°,如图3所示,则滑轮受到绳子的作用力为(g取10N/kg)()
A.50N
B.503N
C.100N
D.1003N
5、
如图所示,用一根长1m的轻质细绳将一幅质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上,已知绳能承受的最大张力为10N,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g取10m/s2)()
A.mm
2
1
C.mD.m
24
6、
如图所示,用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间,重物处于静止状态,AO绳水平,OB绳与竖直方向的夹角为θ,则AO绳的拉力FA、OB绳的拉力FB的大小与G之间的关系为()
A.FA=GtanθB.FA=
G
C.FB=
D.FB=Gcosθtanθ
7、
如图所示,质量为m的物体悬挂在轻质支架上,斜梁OB与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2,以下结果正确的是()
A.F1=mgsinθB.F1=
C.F2=mgcosθD.F2=
cosθ
8、如图所示,将细线的一端系在右手中指上,另一端系上一个重为G的钩码.用一支很轻的铅笔的尾部顶在细线上的某一点,使细线的上段保持水平,笔的尖端置于右手掌心.铅笔与水平细线的夹角为θ,则()
A.中指受到的拉力为Gsinθ
B.中指受到的拉力为Gcosθ
G
C.手心受到的压力为
sinθ
G
D.手心受到的压力为
cosθ
9、
如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心.一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ.
下列关系正确的是()
mg
A.F=B.F=mgtanθtanθmg
C.FN=
D.FN=mgtanθtanθ
10、如图所示,质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上.已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ,斜面的倾角为30°,则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为()
113
A.mg和mgB.mg和mg
2222
33
C.mg和mgD.mg和μmg
22
11、
如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B,A悬挂起来,B穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角为θ,则物体A、B的质量之比mA∶mB等于()
A.cosθ∶1B.1∶cosθ
C.tanθ∶1D.1∶sinθ
12、
如图所示,一个质量为m,顶角为α的直角劈和一个质量为M的长方形木块,夹在两竖直墙之间,不计摩擦,则M对左墙压力的大小为()
A.Mgtanα
B.Mg+mgtanα
C.mgcotα
D.mgsinα
13、质量均为m的a、b两木块叠放在水平面上,如图3所示,a受到斜向上与水平面成θ角的力F作用,b受到斜向下与水平面成θ角等大的力F作用,两力在同一竖直平面内,此时两木块保持静止,则()
A.b对a的支持力一定等于mg
B.水平面对b的支持力可能大于2mg
C.a、b之间一定存在静摩擦力
D.b与水平面之间可能存在静摩擦力
14、
如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(m1在地面,m2在空中),力F与水平方向成θ角.则m1所受支持力FN和摩擦力Ff正确的是()①FN=m1g+m2g-Fsinθ
②FN=m1g+m2g-Fcosθ
③Ff=Fcosθ
④Ff=Fsinθ
A.①③B.②④C.②③D.①④
拔高题:
1、
如图所示是骨折病人的牵引装置示意图,绳的一端固定,绕过定滑轮和动滑轮后挂着一个重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚,整个装置在同一竖直平面内.为了使脚所受的拉力增大,可采取的方法是()
A.只增加绳的长度
B.只增加重物的质量
C.只将病人的脚向右移动
D.只将两定滑轮的间距增大
2、
如图10所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,有一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ 若物体恰好不上滑,则推力F为多少? (最大静摩擦力等于滑动摩擦力) 3、 如图所示,小圆环A吊着一个质量为m2的物块并套在另一个竖直放置的大圆环上,有一细线一端拴在小圆环A上,另一端跨过固定在大圆环最高点B的一个小滑轮后吊一个质量为m1的物块.如果小圆环、滑轮、绳子的大小和质量以及相互之间的摩擦都可以忽略不计,绳子又不可伸长,若平衡时弦AB所对应的圆心角为α,则两物块的质量比m1∶m2应为() A.2sin B. C.cos D. 4、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() 2225、一个质量为3kg的物体,被放置在倾角为α=37°、动摩擦因数为0.2的固定斜面上,下列选项中所示的四种情况下物体不能处于平衡状态的是(令最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)() 6、 物体A的质量为2kg,两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上,另一端系于物体A上,在物体A上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F,相关几何关系如图11所示,θ=60°若要使两绳都能伸直,求拉力F的大小范围.(g取10m/s2) 7、 如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机.三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成30°角,则每根支架中承受的压力大小为() A. mgB. mg 23C.mgD.mg 69 8、如图4所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F的作用下, A、B保持静止.物体A的受力个数为() A.2B.3C.4D.5 七、牛顿定律与不平衡下的受力分析a、牛顿定律 1.牛顿第一定律(惯性定律): 伽利略理想实验一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 惯性: 物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 质量是物体惯性大小的量度。 2.牛顿第二定律 定律内容 物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比,跟物体的质量m成反比。 公式: 理解要点: ①因果性②方向性③瞬时性和对应性 3.牛顿第三定律(求解压力时一般是求解支持力,需要标明根据第三定律得) 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,公式可写为FF'。 b、不平衡下的受力分析: 物体具有合力,做变速运动 (1)运动方向,具有合力,反向相减等于合力,且F=ma (2)垂直与运动反向,平衡,合力为零 2个力,合成;大于等于2个力,正交分解。 习题演练: 1、一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆,如图所示,在这一瞬间悬绳断了,设木杆足够长,由于小猫继续上爬,所以小猫离地面高度不变,求此时木杆下降的加速度(设小猫质量为m,木杆的质量为M). 2、一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环,箱与杆的质量为M,环的质量为m,如图所示.已知环沿杆匀加速下滑时,环与杆间的摩擦力大小为Ff,则此时箱子对地面的压力大小为多少? 3、如图所示,质量为20kg的物体,沿水平面向右运动,它与水平面间的动摩擦因数为0.1,同时还受到大小为10N的水平向右的力的作用,则该物体(g取10m/s2)() A.受到的摩擦力大小为20N,方向向左B.受到的摩擦力大小为20N,方向向右 C.运动的加速度大小为1.5m/s2,方向向左 D.运动的加速度大小为0.5m/s2,方向向右 4、 如图所示,两个质量相同的物体1和2紧靠在一起,放在光滑水平面上,如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用,而且F1>F2,则1施于2的作用力大小为() A.F1B.F2 C. (F1+F2)D. (F1-F2) 5、如图所示,在光滑水平面上,质量分别为m1和m2的木块A和B之下,以加速度a做匀速直线运动,某时刻空然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度a1和a2,则() A.a1=a2=0 B.a1=a,a2=0m1m2 C.a1= a,a2=am1+m2m1+m2 m1 D.a1=a,a2=-am2 6、 如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有 () A.a1=0,a2=gB.a1=g,a2=gm+Mm+M C.a1=0,a2=gD.a1=g,a2=g MM 7、 在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图5所示.此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2.求: (1)此时轻弹簧的弹力大小; (2)小球的加速度大小和方向; (3)在剪断弹簧的瞬间小球的加速度大小.8、在光滑的水平面上,质量分别为m1和m2的木块A和B之间用轻弹簧相连,在拉力F作用下,以加速度a做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,此瞬时A和B的加速度为a1和a2,则() A.a1=a2=0 B.a1=a,a2=0m1m2 C.a1= a,a2=am1+m2m1+m2 m1 D.a1=a,a2=-am2 9、一个质量为50kg的人,站在竖直向上运动着的升降机底板上.他看到升降机上挂着一个带有重物的弹簧测力计,其示数为40N,如图16所示,该重物的质量为5kg,这时人对升降机底板的压力是多大? (g取10m/s2) 10、如图所示,一细线的一端固定于倾角为θ=30°的光滑楔形块 的顶端处,细线的另一端拴一质量为m的小球. (1)当楔形块至少以多大的加速度向左加速运动时,小球对楔形块压力为零? (2)当楔形块以a=2g的加速度向左加速运动时,小球对线的拉力为多大? 11、如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动,力F的最大值是() 2fm+M . M 2fm+M B. m 2fm+M C.-(m+M)g M 2fm+M D.+(m+M)gm12、如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为() A.(M+m)gB.(M+m)g-ma C.(M+m)g+maD.(M-m)g 拔高题: 1、 如图所示,质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上,P、Q之间的动摩擦因数为μ1,Q与斜面间的动摩擦因数为μ2,当它们从静止开始沿斜面加速下滑时,两物体始终保持相对静止,则P受到的摩擦力大小为() A.0B.μ1mgcosθ C.μ2mgcosθD.(μ1+μ2)mgcosθ 2、 如图所示,物体A放在倾斜的木板上,木板的倾角α为30°和45°时物块所受的摩擦力大小恰好相等,则物块和木板间的滑动摩擦因数为() A.1/2B.2/2C.3/2D.5/2 3、 建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料,质量为70.0kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g取10m/s2)() A.510NB.490NC.890ND.910N 4、如图所示,A、B两物块叠放在一起,当把A、B两物块同时竖直向上抛出时(不计空气阻力),则() A.A的加速小于g B.B的加速度小于g C.A、B的加速度均为g D.A、B间的弹力不为零 5、 如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上,一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落.在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是() A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小 D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先增大后减小 6、如图甲所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.求解下列问题: (1)现将线L2剪断,求剪断L2的瞬间物体的加速度. (2)若将图甲中的细线L1换成长度相同,质量不计的轻弹簧,如图乙所示,其他条件不变,求剪断L2的瞬间物体的加速度.7、如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为() 23 A.0B.gC.gD.g 3 8、如图所示,A、B两小球分别连在弹簧两端,B端用细线固定在倾角为30°光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为()gg A.都等于 B.和0 22 MA+MBgMA+MBg C.·和0D.0和· MB2MB2 9、 在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神.为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化如下: 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图5所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度a=1m/s2上升时,试求: (1)运动员竖直向下拉绳的力; (2)运动员对吊椅的压力. 10、如图6所示,水平地面上有两块完全相同的木块A、B,水平推力F作用在A上,用FAB代表A、B间的相互作用力,下列说法中错误的是() A.若地面是光滑的,则FAB=F F B.若地面是光滑的,则FAB= 2 F C.若地面是粗糙的,且A、B被推动,则FAB= 2 F D.若地面是粗糙的,且A、B未被推动,FAB可能为 3 11、如图(a)所示,用一水平外力F推着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图(b)所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息计算不出() A.物体的质量B.斜面的倾角 C.物体能静止在斜面上所施加的最小外力 D.加速度为6m/s2时物体的速度 12、如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则() .物块可能匀速下滑 B.物块仍以加速度a匀加速下滑 C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑八、力的动态分析 判断平衡状态下(缓慢移动过程中)力的大小变化 (1)求解法 (2)图解法(3)相似法习题演练: 1、 图是给墙壁粉刷涂料用的“涂料滚”的示意图.使用时,用撑竿推着粘有涂料的涂料滚沿墙壁上下缓缓滚动,把涂料均匀地粉刷到墙上.撑竿的重量和墙壁的摩擦均不计,而且撑竿足够长,粉刷工人站在离墙壁一定距离处缓缓上推涂料滚,关于该过程中撑竿对涂料滚的推力F1,涂料滚对墙壁的压力F2,以下说法中正确的是 () A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大 C.F1、F2均增大D.F1、F2均减小 2、 如图所示,两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止,两根绳子与水平方向夹角均为60°.现保持绳子AB与水平方向的夹角不变,将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向,在这一过程中,绳子BC的拉力变化情况是() A.增大B.先减小,后增大C.减小D.先增大,后减小 3、 如图所示,把球夹在竖直墙面 和木板之间,不计摩擦,设球对墙的压力为FN1,球对板的压力为FN2,在将板逐渐放至水平的过程中,下列说法中正确的是() .FN1增大,FN2减小.FN1减小,FN2增大 .FN1增大,FN2增大.FN1减小,FN2减小 4、如图所示,在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A,A的左端紧靠竖直墙,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态,若把A向右移动少许后,它们仍处于静止状态,则() A.B对墙的压力增大 B.A与B之间的作用力增大 C.地面对A的摩擦力减小 D.A对地面的压力
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