第3講-重力-彈力-摩擦力(原卷版)

第3講重力彈力摩擦力目錄考點一彈力的分析與計算 1考點二滑輪模型與死結(jié)模型問題 2考點三摩擦力的分析與計算 3考點四摩擦力的突變問題 5練出高分 7考點一彈力的分析與計算1．彈力有無的判斷(1)條件法：根據(jù)物體是否直接接觸并發(fā)生彈性形變來判斷是否存在彈力．此方法多用來判斷形變較明顯的情況．(2)假設(shè)法：對形變不明顯的情況，可假設(shè)兩個物體間彈力不存在，看物體能否保持原有的狀態(tài)，若運動狀態(tài)不變，則此處不存在彈力，若運動狀態(tài)改變，則此處一定有彈力．(3)狀態(tài)法：根據(jù)物體的運動狀態(tài)，利用牛頓第二定律或共點力平衡條件判斷彈力是否存在．(4)替換法：可以將硬的、形變不明顯的施力物體用軟的、易產(chǎn)生明顯形變的物體來替換，看能否維持原來的運動狀態(tài)．2．彈力方向的判斷(1)根據(jù)物體所受彈力方向與施力物體形變的方向相反判斷．(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．彈力大小計算的三種方法：(1)根據(jù)力的平衡條件進行求解．(2)根據(jù)牛頓第二定律進行求解．(3)根據(jù)胡克定律進行求解．①內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比．②表達式：F＝kx.k是彈簧的勁度系數(shù)，單位為N/m；k的大小由彈簧自身性質(zhì)決定．x是彈簧長度的變化量，不是彈簧形變以后的長度．（2023?德陽模擬）如圖所示，將一細桿放在光滑半球形容器內(nèi)，處于靜止狀態(tài)，它與容器的接觸點分別為點A、點B，下列關(guān)于細桿的說法中正確的是（）A．若細桿的形狀規(guī)則，則細桿的重心一定在它的幾何中心 B．細桿的重心一定位于AB之間 C．細桿在A點處可能不受彈力 D．細桿的重心可能位于B點（2022?肥西縣校級模擬）如圖所示，OA、OB是兩根光滑的金屬桿，且AO⊥OB，OA與水平方向呈60°角。小球a、b分別套在OA和OB兩根桿上，其質(zhì)量均為m，某位置系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，彈簧與金屬桿OB呈60°角。已知重力加速度為g，彈簧的勁度系數(shù)為k。則以下說法中錯誤的是（）A．此時彈簧處于壓縮狀態(tài)，且其壓縮量等于mgkB．小球a受到OA桿的彈力大小為mg C．小球b受到OB桿的彈力大小為3mg D．向下移動小球b至O點，待系統(tǒng)再次平衡后，彈簧壓縮量變?yōu)閙g（2022?葫蘆島二模）每個工程設(shè)計都蘊含一定的科學道理．如下圖甲的家用燃氣爐架有四個爪，若將總質(zhì)量為m的鍋放在圖甲所示的爐架上，示意圖如圖乙，忽略爪與鍋之間的摩擦力，設(shè)鍋為半徑為R的球面，則每個爪與鍋之間的彈力（）A．等于14mg B．小于C．R越大，彈力越小 D．R越大，彈力越大考點二滑輪模型與死結(jié)模型問題1．死結(jié)模型：如幾個繩端有“結(jié)點”，即幾段繩子系在一起，謂之“死結(jié)”，那么這幾段繩中的張力不一定相等．2．注意：輕質(zhì)固定桿的彈力方向不一定沿桿的方向，作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓第二定律求得，而輕質(zhì)活動桿中的彈力方向一定沿桿的方向．如圖甲所示，輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質(zhì)量為10kg的物體，∠ACB＝30°，g取10m/s2。求：（1）輕繩AC段的張力FAC的大?。唬?）橫梁BC對C端的支持力大小及方向。（3）若圖中橫梁BC換為水平輕桿，且B端用鉸鏈固定在豎直墻上，如圖乙所示，請在圖中畫出C點的受力分析圖。如圖所示，滑輪本身的質(zhì)量可忽略不計，滑輪軸O安在一根輕木桿B上，一根輕繩AC繞過滑輪，A端固定在墻上，且繩保持水平，C端掛一重物，BO與豎直方向夾角θ＝45°，系統(tǒng)保持平衡．若保持滑輪的位置不變，改變θ的大小，則滑輪受到木桿作用力大小變化情況是（）A．只有角θ變小，作用力才變大 B．只有角θ變大，作用力才變大 C．不論角θ變大或變小，作用力都是變大 D．不論角θ變大或變小，作用力都不變（2022?襄城區(qū)校級二模）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓環(huán)，圓心為O，半徑為R，PQ為水平直徑，MN為傾斜直徑，PQ與MN間的夾角為θ，一條不可伸長的輕繩長為L，兩端分別固定在圓環(huán)的M、N兩點，輕質(zhì)滑輪連接一個質(zhì)量為m的重物，放置在輕繩上，不計滑輪與輕繩間的摩擦。現(xiàn)將圓環(huán)從圖示位置繞圓心O順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ角，下列說法正確的是（）A．圖示位置時，輕繩的張力大小為mg2sinθB．直徑MN水平時，輕繩的張力大小為mgLLC．輕繩與豎直方向間的夾角先增大再減小 D．圓環(huán)從圖示位置順時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程中，輕繩的張力逐漸減小考點三摩擦力的分析與計算1．靜摩擦力(1)有無及其方向的判定方法①假設(shè)法：假設(shè)法有兩種，一種是假設(shè)接觸面光滑，不存在摩擦力，看所研究物體是否改變原來的運動狀態(tài)．另一種是假設(shè)摩擦力存在，看所研究物體是否改變原來的運動狀態(tài)．②狀態(tài)法：靜摩擦力的大小與方向具有可變性．明確物體的運動狀態(tài)，分析物體的受力情況，根據(jù)平衡方程或牛頓第二定律求解靜摩擦力的大小和方向．③牛頓第三定律法：此法的關(guān)鍵是抓住“力是成對出現(xiàn)的”，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的方向．(2)大小的計算①物體處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運動)，利用力的平衡條件來判斷其大小．②物體有加速度時，若只有靜摩擦力，則Ff＝ma.若除靜摩擦力外，物體還受其他力，則F合＝ma，先求合力再求靜摩擦力．2．滑動摩擦力(1)方向：與相對運動的方向相反，但與物體運動的方向不一定相反．(2)計算：滑動摩擦力的大小用公式Ff＝μFN來計算，應(yīng)用此公式時要注意以下幾點：①μ為動摩擦因數(shù)，其大小與接觸面的材料、表面的粗糙程度有關(guān)；FN為兩接觸面間的正壓力，其大小不一定等于物體的重力．②滑動摩擦力的大小與物體的運動速度和接觸面的大小均無關(guān)．（2023?鼓樓區(qū)校級一模）現(xiàn)代的激光打印機都是自動進紙的，有一種進紙原理如圖所示。進紙槽里疊放有一疊白紙，進紙時滾輪以豎直向下的力F壓在第一張白紙上，并沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，確保第一張紙與第二張紙發(fā)生相對滑動。設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。滾輪與白紙之間的動摩擦因數(shù)為μ1，白紙之間、白紙與紙槽底座之間的動摩擦因數(shù)均為μ2，打印機內(nèi)每張白紙的質(zhì)量m。不考慮靜電力的影響，重力加速度g已知，下列說法正確的是（）A．滾輪對第一張白紙的摩擦力大小為μ1F B．第二、三張白紙間的摩擦力大小為μ2（F+2mg） C．第三、四張白紙間的摩擦力大小為μ2（F+mg） D．越靠近底座白紙間的摩擦力越大（2023?翠屏區(qū)校級模擬）越來越多的人喜歡挑戰(zhàn)極限，如圖是兩位“勇士”參與溜索活動，兩傾斜的鋼絲拉索分別套有M、N兩個滑輪（滑輪與繩之間有可調(diào)節(jié)的制動片），兩滑輪上用安全帶系著兩位“勇士”，當他們都沿拉索向下滑動時，M上的帶子與索垂直，N上的帶子始終豎直向下，則以下判斷正確的是（）A．M情況中，滑輪與索之間有摩擦力 B．N情況中，滑輪與索之間無摩擦力 C．M情況中“勇士”做勻速直線運動 D．N情況中“勇士”做勻速直線運動（多選）（2023?鄱陽縣校級一模）如圖，斜面上放置一個長木板B，木板上放了一個物體A，用一個沿斜面向上的拉力F作用在物體A上，使A沿著木板B向上勻速滑動，而此過程中，木板B一直保持靜止狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．木板B可能不受斜面對它的摩擦力作用 B．木板B的上下兩個表面受到的摩擦力方向一定相反 C．若拉力F變大一些，則木板B受到斜面的摩擦力大小和方向都不會發(fā)生改變 D．物體A滑離木板B后，木板B受到斜面的摩擦力的大小可能不改變（2023?銅仁市模擬）如圖1所示，質(zhì)量均為m、表面粗糙程度不同的三個物塊a、b、c，放在三個完全相同的斜面體上，斜面體質(zhì)量為M、底部傾角為θ。物塊a、b、c以相同初速度下滑，斜面體始終保持靜止，其vt圖像如圖2所示。a、b、c與斜面之間的動摩擦因數(shù)分別為μa、μb、μc，斜面體對地面的壓力分別為FNa、FNb、FNc，斜面體對地面的摩擦力分別為fa、fb、fc。下列判斷正確的是（）A．μa＞μb＞μc B．FNb＝（M+m）g，fb＝0 C．FNa＜（M+m）g，fa=m(vD．FNc＞（M+m）g，fc=m(考點四摩擦力的突變問題（多選）長木板上表面的一端放有一個木塊，木塊與木板接觸面上裝有摩擦力傳感器，如圖甲所示，木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動（即木板與地面的夾角α變大），另一端不動，摩擦力傳感器記錄了木塊受到的摩擦力Ff隨著角度α的變化圖象如圖乙所示。下列判斷正確的是（）A．木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=FB．木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=FC．木板由水平位置轉(zhuǎn)到θ1的過程中，木塊相對于木板保持靜止 D．木板由θ1轉(zhuǎn)到θ2的過程中，木塊的速度變化越來越快（多選）（2022秋?沙坪壩區(qū)校級月考）如圖甲所示是測量物塊和長木板間動摩擦因數(shù)的實驗裝置：水平桌面上固定一個力傳感器，傳感器通過細繩水平拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向右拉木板，傳感器記錄的力F與時間t的圖像如圖乙所示。則（）A．2.5～3.0s拉木板的外力一定為0 B．3.5～4.0s拉木板的外力一定在增大 C．3.5～4.0s木板可能向右加速運動 D．5.0～5.5s木板可能做變減速直線運動（多選）用圖甲裝置研究摩擦力，水平實驗臺上放長木板，長木板上放物塊，用不可伸長的細線連接物塊和固定在實驗臺上的力傳感器。水平向左拉長木板，傳感器記錄的F﹣t圖象如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．實驗中不必讓長木板做勻速運動 B．圖乙曲線反映了施加在長木板上的拉力隨時間的變化關(guān)系 C．物塊與長木板間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小之比約為10：7 D．要測出物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，不需要添加測量儀器（2022?肥西縣校級模擬）如圖甲所示，質(zhì)量M＝1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量m＝1kg的物塊，物塊可視為質(zhì)點，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.4。設(shè)木板足夠長，現(xiàn)對物塊施加一個水平向右的力F，力F隨時間t的變化如圖乙所示。已知最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，取g＝10m/s2，則下面四個圖中能正確反映物塊受到木板的摩擦力大小f隨時間t變化的是（）A． B． C． D．練出高分一．選擇題（共10小題）1．（2023?天津一模）2022年卡塔爾世界杯足球賽，就像是全世界球迷們的狂歡節(jié)，尤其是無數(shù)青少年為此著迷不已。如圖所示為四種與足球有關(guān)的情景，下列說法正確的是（）A．靜止在場地上的足球（圖甲）受到的彈力就是它受到的重力 B．踩在腳下且靜止在水平草地上的足球（圖乙）一定受到3個力的作用 C．落在球網(wǎng)中的足球（圖丙）受到的彈力是由于球網(wǎng)發(fā)生了彈性形變而產(chǎn)生的 D．運動員靈活運球盤帶過程中（圖?。?，腳部對足球作用力可能大于足球?qū)δ_部作用力2．在水平地面上運動的小車車廂底部有一質(zhì)量為m1的木塊，木塊和車廂通過一根水平輕彈簧相連接，彈簧的勁度系數(shù)為k．在車廂的頂部用一根細線懸掛一質(zhì)量為m2的小球．某段時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)細線與豎直方向的夾角為θ，在這段時間內(nèi)木塊與車廂也保持相對靜止，如圖所示．不計木塊與車廂底部的摩擦力，則在這段時間內(nèi)彈簧的形變量為（）A．m1gktanθ BC．(m1+m2)g3．（2023?潮州二模）如圖所示為智能機器人協(xié)助派件員分揀快遞的場景，派件員將包裹放在機器人的水平托盤上后，機器人通過掃碼讀取目的地信息，并生成最優(yōu)路線，將不同目的地的包裹送至不同的位置，從而實現(xiàn)包裹的分揀功能。關(guān)于機器人和包裹，下列說法正確的是（）A．機器人加速前進則包裹對水平托盤的摩擦力方向向后 B．包裹受到向上的支持力是包裹發(fā)生形變產(chǎn)生的 C．包裹對機器人的壓力和機器人對包裹的支持力是一對平衡力 D．包裹隨著機器人一起做勻速直線運動時，包裹受到向前的摩擦力4．（2023?許昌模擬）如圖所示為研究平衡摩擦力的一個實驗。把一個木塊A放在傾角為θ＝45°的斜面體B上，斜面體固定在小車上。水平外力作用在小車上，使木塊A和斜面體B一起水平向左隨小車以加速度a勻加速運動。木塊A和斜面體B在運動過程中始終相對靜止。在某一次實驗中，調(diào)整小車的加速度大小為a＝g（g為重力加速度），則關(guān)于斜面B對物體A的摩擦力方向，下列說法正確的是（）A．斜面B對物體A沒有摩擦力 B．斜面B對物體A的摩擦力方向沿斜面向上 C．斜面B對物體A的摩擦力方向沿斜面向下 D．斜面B對物體A的摩擦力方向可能沿斜面向上、也可能沿斜面向下5．（2023?山西模擬）如圖所示，小明正在擦一塊豎直放置的黑板，可吸附在黑板上的黑板擦質(zhì)量m＝0.3kg，小明施加給黑板擦的黑板平面內(nèi)的推力大小為F＝4N，方向水平，黑板擦做勻速直線運動重力加速度g取10m/s2，則關(guān)于黑板擦所受摩擦力的說法正確的是（）A．摩擦力大小為5N B．摩擦力沿水平方向 C．黑板擦所受摩擦力與推力大小成正比 D．黑板擦吸附在黑板上靜止時不受摩擦力6．（2023?大荔縣一模）飛機逃生滑梯是飛機安全設(shè)備之一，當飛機發(fā)生緊急迫降時，充氣滑梯從艙門側(cè)翼中釋放，并在10秒內(nèi)充氣后與地面構(gòu)成傾斜滑道（滑道可近似為平直滑道），保證乘客可以安全的撤離。某機組在一次安全測試中，讓一名體驗者靜止在滑道上，然后改變滑道與水平面之間的夾角θ，發(fā)現(xiàn)當θ＝30°和θ＝45°時，該體驗者所受的摩擦力大小恰好相等，則體驗者與滑道之間的動摩擦因數(shù)為（）A．12 B．22 C．32 7．（2022?瀘縣校級模擬）如圖所示，彈簧一端系一質(zhì)量為m的物塊，另一端固定在長木板上，緩慢抬起木板的一端，物塊與木板始終保持相對靜止。當木板與水平面成θ＝30°，物塊與木板間恰好沒有摩擦力。當木板與水平面成θ＝60°時物塊所受摩擦力（）A．等于零 B．大小為32mg，方向沿斜面向上C．大小為3-12mgD．大小為mg，方向沿斜面向上8．（2022?宛城區(qū)模擬）圖甲中B是傳送貨物的運輸車，可以沿著斜面上的直軌道運送貨物，運輸車的貨箱是水平的粗糙平面，某次運輸車B沿軌道將貨物A向下傳送到軌道下端，A、B始終保持相對靜止，運輸車運動的v﹣t圖像如圖乙。下列分析中正確的是（）A．0～t1時間內(nèi)，B對A的支持力小于貨物重力、A受的摩擦力水平向左 B．t1～t3時間內(nèi)，B對A的支持力等于貨物重力、A受的摩擦力水平向左 C．t1～t3時間內(nèi)，B對A的支持力等于貨物重力、A不受摩擦力作用 D．t3～t4時間內(nèi)，B對A的支持力大于貨物重力、