高考物理一輪復(fù)習方略關(guān)鍵能力題型突破2-1重力彈力摩擦力

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。關(guān)鍵能力·題型突破考點一彈力的分析與判斷彈簧中的彈力【典例1】如圖所示，一勁度系數(shù)為k，原長為L0的輕彈簧，下端固定在水平面上，先用向下的力F壓縮彈簧至穩(wěn)定，然后改用向上的力F拉彈簧，再次至穩(wěn)定，則彈簧上端上升的高度為 ()A.FkB.0+Fk 0【解析】選B。當用向下的力F壓縮彈簧至穩(wěn)定時，根據(jù)二力平衡條件得彈簧壓縮的長度為x1=Fk；當改用向上的力F拉彈簧，再次至穩(wěn)定時彈簧伸長的長度為x2=Fk；則彈簧上端上升的高度為h=x1+x2=2Fk，選項B正確，A、輕繩問題(死結(jié)和活結(jié))【典例2】如圖所示，拉B物體的輕繩與豎直方向成60°角，O為一定滑輪，物體A與B間用跨過定滑輪的輕繩相連且均保持靜止，已知B的重力為100N，水平地面對B的支持力為80N，繩和滑輪質(zhì)量及摩擦均不計，試求： (1)物體A的重力；(2)物體B與地面間的摩擦力。【通型通法】1.題型特征：活結(jié)問題。2.思維導引：定滑輪兩邊輕繩的拉力大小均等于物體A的重力大小?！窘馕觥繉、B分別進行受力分析如圖，則有對A：T=GA對B：N+Tcos60°=GBf=Tsin60°解得：T=40N，即GA=40N水平方向：f=Tsin60°=40×32N≈答案：(1)40N(2)34.6N輕桿問題(死桿和活桿)【典例3】如圖所示，水平橫梁一端插在墻壁內(nèi)，另一端裝小滑輪B。一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m=8kg的重物，∠CBA=30°，則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10m/s2) ()N【通型通法】1.題型特征：死桿、活結(jié)問題。2.思維導引：水平橫梁是插入豎直墻壁里，滑輪位置不變，而跨過光滑滑輪的輕繩上張力大小處處相等，滑輪受到繩子的作用力應(yīng)該是兩段細繩拉力的合力?！窘馕觥窟xC。由題意可得，對B點受力分析如圖所示。滑輪受到繩子的作用力應(yīng)為圖中兩段繩子拉力F1和F2的合力，因同一根繩張力處處相等，都等于重物的重力，即F1=F2=G=mg=80N。用平行四邊形定則作圖，由于拉力F1和F2的夾角為120°，則有合力F=80N，所以滑輪受繩的作用力為80N。方向與水平方向成30°角斜向下。1.彈力有無的判斷：2.彈力方向的判斷：(1)常見模型中彈力的方向。(2)根據(jù)共點力的平衡條件或牛頓第二定律確定彈力的方向。3.計算彈力大小的三種方法：(1)根據(jù)胡克定律進行求解。(2)根據(jù)力的平衡條件進行求解。(3)根據(jù)牛頓第二定律進行求解。4.“死結(jié)”“活結(jié)”模型的比較：“死結(jié)”模型“活結(jié)”模型模型結(jié)構(gòu)圖模型解讀“死結(jié)”把繩子分為兩段，且不可沿繩子移動，“死結(jié)”兩側(cè)的繩因結(jié)而變成兩根獨立的繩“活結(jié)”把繩子分為兩段，且可沿繩移動，“活結(jié)”一般由繩跨過滑輪或繩上掛一光滑掛鉤而形成，繩子因“活結(jié)”而彎曲，但實際為同一根繩規(guī)律特點“死結(jié)”兩側(cè)的繩上張力不一定相等“活結(jié)”繩子上的張力大小處處相等5.“活桿”“死桿”模型比較：“活桿”模型“死桿”模型模型結(jié)構(gòu)圖模型解讀桿通過轉(zhuǎn)軸或鉸鏈與墻壁相連桿被插入墻體內(nèi)不能發(fā)生轉(zhuǎn)動規(guī)律特點當桿平衡時桿受到的彈力方向一定沿桿，否則會引起桿的轉(zhuǎn)動桿所受到的彈力方向不一定沿桿【加固訓練】1.(2019·阜陽模擬)將一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端懸掛一質(zhì)量為m的物體，物體靜止時，彈簧長度為L1；而當彈簧下端固定在水平地面上，將質(zhì)量為m的物體壓在其上端，物體靜止時，彈簧長度為L2。已知重力加速度為g，則該彈簧的勁度系數(shù)是()A.mgL1 B.2mgL1-L2【解析】選B。設(shè)彈簧原長為L0，由胡克定律，當彈簧下端掛物體時有mg=k(L1L0)，當彈簧上端壓物體時有mg=k(L0L2)，聯(lián)立解得k=2mgL1-2.(2019·徐州模擬)將一細繩的兩端固定于兩面豎直墻的A、B兩點，通過一個光滑的掛鉤將某重物掛在細繩上，下面給出的四幅圖中，有可能使物體處于平衡狀態(tài)的是 ()【解析】選C。光滑掛鉤兩側(cè)的繩為同一根繩，它們的拉力相等，均為T，如圖所示。由TcosαTcosβ=0，Tsinα+Tsinβ=G，解得α=β，即繩子與豎直方向的夾角相等，選項C正確?？键c二摩擦力的分析與判斷摩擦力方向的判斷和大小的計算【典例4】如圖甲所示為某公司研制的“雙動力智能型救援機器人”(又被網(wǎng)友稱為“麻辣小龍蝦”)，其長長的手臂前端有兩個對稱安裝的“鐵夾”。在某次救援活動中，“麻辣小龍蝦”用鐵夾恰好豎直抓取到重量為G的長方形水泥制品，水泥制品在空中處于靜止狀態(tài)，如圖乙所示，則 ()A.水泥制品受到的摩擦力大小一定等于GB.水泥制品受到的摩擦力方向可能豎直向下C.若鐵夾的位置稍向上移，水泥制品受到的摩擦力變大D.若增大鐵夾對水泥制品的擠壓，水泥制品受到的摩擦力變大【通型通法】1.題型特征：判斷摩擦力的方向、計算摩擦力的大小。2.思維導引：【解析】選A。水泥制品在豎直方向只受到重力和摩擦力，水泥制品靜止故重力與摩擦力大小一定相等，重力豎直向下，摩擦力豎直向上，選項A正確，B、C錯誤；靜摩擦力的大小與壓力無關(guān)，選項D錯誤?！径嗑S訓練】如圖所示，節(jié)目《激情爬竿》在春晚受到觀眾的好評。當雜技演員用雙手握住固定在豎直方向的竿勻速攀上和勻速下滑時，他所受的摩擦力分別是Ff1和Ff2，那么 ()f1向下，F(xiàn)f2向上，且Ff1=Ff2f1向下，F(xiàn)f2向上，且Ff1>Ff2f1向上，F(xiàn)f2向上，且Ff1=Ff2f1向上，F(xiàn)f2向下，且Ff1=Ff2【解析】選C。勻速攀上時，雜技演員所受重力與靜摩擦力平衡，由平衡條件可知Ff1=G，方向豎直向上，勻速下滑時，其重力與滑動摩擦力平衡，則Ff2=G，方向豎直向上，所以Ff1=Ff2。故A、B、D錯誤，C正確。摩擦力的突變問題【典例5】(2019·武漢模擬)如圖所示，一箱子放在水平地面上，現(xiàn)對箱子施加一斜向上的拉力F，保持拉力的方向不變，在拉力F的大小由零逐漸增大的過程中(箱子未離開地面)，關(guān)于摩擦力f的大小隨拉力F的變化關(guān)系，下列四幅圖可能正確的是 ()【通型通法】1.題型特征：摩擦力隨外力的變化情況。2.思維導引：【解析】選B。F與水平方向的夾角為θ，箱子處于靜止狀態(tài)時，根據(jù)平衡條件得：箱子所受的靜摩擦力為f=Fcosθ，F(xiàn)增大，f增大；當拉力達到一定值，箱子運動瞬間，靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ捎谧畲箪o摩擦力略大于滑動摩擦力，故摩擦力有個突然減小的過程；箱子運動時，所受的支持力N=GFsinθ，F(xiàn)增大，N減小，此時箱子受到的是滑動摩擦力，大小為f=μN，N減小，則f減小，選項A、C、D錯誤，B正確?！径嗑S訓練】把一重為G的物體，用一個水平的推力F=kt(k為恒量，t為時間)壓在豎直的足夠高的平整墻上，如圖所示，從t=0開始物體所受的摩擦力隨t的變化關(guān)系的圖象可能正確的是 ()【解析】選B。由推力F的表達式F=kt可知，力F從零逐漸增大。當力F比較小時，物體沿墻壁下滑，物體所受的摩擦力為滑動摩擦力，大小為Ff=μF=μkt，即滑動摩擦力與時間t成正比。當滑動摩擦力Ff=G時，物體的速度達到最大，當Ff>G時，物體開始做減速運動，物體所受的滑動摩擦力繼續(xù)隨時間而增大。當物體速度減為零后，物體靜止在墻壁上，此后摩擦力變?yōu)殪o摩擦力。根據(jù)平衡條件可知此后靜摩擦力Ff=G保持不變。所以從t=0開始物體所受的摩擦力Ff隨時間t的變化關(guān)系可能正確的是圖象B。1.摩擦力的有無及方向的判斷方法：(1)假設(shè)法。(2)狀態(tài)法：根據(jù)平衡條件、牛頓第二定律，判斷靜摩擦力的有無及方向。(3)牛頓第三定律法：先確定受力較少的物體受到的靜摩擦力的方向，再根據(jù)“力的相互性”確定另一物體受到的靜摩擦力方向。2.求解摩擦力的技巧：3.摩擦力突變的三種情況：靜—靜“突變”物體在摩擦力和其他力的作用下處于靜止狀態(tài)，當作用在物體上的其他力發(fā)生變化時，如果物體仍然保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力的大小和方向?qū)l(fā)生“突變”靜—動“突變”或動—靜“突變”物體在摩擦力和其他力作用下處于靜止狀態(tài)，當其他力變化時，如果物體不能保持靜止狀態(tài)，則物體受到的靜摩擦力將“突變”成滑動摩擦力動—動“突變”某物體相對于另一物體滑動的過程中，若突然相對運動方向變了，則滑動摩擦力方向發(fā)生“突變”4.分析摩擦力突變問題的三點注意：(1)題目中出現(xiàn)“最大”“最小”和“剛好”等關(guān)鍵詞時，一般隱藏著臨界問題。(2)靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值。存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。(3)研究傳送帶問題時，物體和傳送帶的速度相等的時刻往往是摩擦力的大小、方向和運動性質(zhì)的分界點?！炯庸逃柧殹?.如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，小車靜止，下列關(guān)于桿對球的彈力的判斷中，正確的是()A.大小為mg，方向沿桿向上B.大小為mg，方向垂直桿向上C.大小為mg，方向豎直向上D.以上說法都不對【解析】選C。小球受豎直向下的重力mg與桿對小球的力F作用；當小車靜止時，小球也靜止，小球處于平衡狀態(tài)，受平衡力作用，桿的作用力F與重力是一對平衡力，由平衡條件得F=mg，方向豎直向上，選項A、B、D錯誤，C正確。2.(多選)如圖1所示，水平木板上有質(zhì)量kg的物塊，受到隨時間t變化的水平拉力F作用，如圖2所示，用力傳感器測出相應(yīng)時刻物塊所受力Ff的大小，g取10m/s2，下列判斷正確的是 ()A.t=1s時外力F等于零B.t=6s時外力F可能等于5NC.物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為D.物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為【解析】選A、B、C。由題意可知水平木板表面粗糙，物塊在水平方向上的摩擦力在t=1s時為零，若受到不為零的外力F作用，則必定會產(chǎn)生摩擦