高中物理受力分析精选习题答案
高中物理——受力分析专题习题及答案(详细解答)
高中专题习题——受力分析例1如图6-1所示,A、B两物体的质量分别是m1和m2,其接触面光滑,与水平面的夹角为θ,若A、B与水平地面的动摩擦系数都是μ,用水平力F推A,使A、B一起加速运动,求:(1)A、B间的相互作用力(2)为维持A、B间不发生相对滑动,力F的取值范围。
分析与解:A在F的作用下,有沿A、B间斜面向上运动的趋势,据题意,为维持A、B 间不发生相对滑动时,A处刚脱离水平面,即A不受到水平面的支持力,此时A与水平面间的摩擦力为零。
本题在求A、B间相互作用力N和B受到的摩擦力f2时,运用隔离法;而求A、B组成的系统的加速度时,运用整体法。
(1)对A受力分析如图6-2(a)所示,据题意有:N1=0,f1=0因此有:Ncosθ=m1g [1] , F-Nsinθ=m1a [2]由[1]式得A、B间相互作用力为:N=m1g/cosθ(2)对B受力分析如图6-2(b)所示,则:N2=m2g+Ncosθ[3] , f2=μN2 [4]将[1]、[3]代入[4]式得: f2=μ(m1+ m2)g取A、B组成的系统,有:F-f2=(m1+ m2)a [5]由[1]、[2]、[5]式解得:F=m1g(m1+ m2)(tgθ-μ)/m2故A、B不发生相对滑动时F的取值范围为:0<F≤m1g(m1+ m2)(tgθ-μ)/m2例2如图1-1所示,长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆顶端A、B。
绳上挂一个光滑的轻质挂钩。
它钩着一个重为12牛的物体。
平衡时,绳中张力T=____分析与解:本题为三力平衡问题。
其基本思路为:选对象、分析力、画力图、列方程。
对平衡问题,根据题目所给条件,往往可采用不同的方法,如正交分解法、相似三角形等。
所以,本题有多种解法。
解法一:选挂钩为研究对象,其受力如图1-2所示设细绳与水平夹角为α,由平衡条件可知:2TSinα=F,其中F=12牛将绳延长,由图中几何条件得:Sinα=3/5,则代入上式可得T=10牛。
高中物理受力分析精选习题+答案
1.下列各图的A物体处于静止状态,试分析A物体的受力情况2.应用隔离法在每个图的右边画出下列各图中的A物体的受力图,各图的具体条件如下:⑴⑵图中的A物体的质量均为m,都处于静止状态.⑶图中的A处于静止,质量为m,分析A的受力并求出它受到的摩擦力的大小,并指出A受几个摩擦力。
⑷图中各个砖块质量均为m,分析A所受的全部力,并求出A受的摩擦力的大小。
3.物体m沿粗糙水平面运动,⑴图:作出①F sinθ <mg时的受力图;②F sinθ =mg时的受力图.⑵图中的物块沿斜面匀速上滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ.分析物块的受力情况.⑶图中的m1和m2与倾角θ满足条件m2 g<m1 g sinθ且m1和m2均静止.作出m1的受力图.⑷图中的A,B均静止,竖直墙壁光滑,试用隔离法画出A和B两个物体的受力图.4.⑴图中的A,B之间,B与地面之间的动摩擦因数均为μ,在A,B都向右运动的同时,B相对于A向左滑动,试分析A,B各自的受力情况;⑵图中的地面光滑,B物体以初速度v0滑上长木板A,B与A之间的动摩擦因数为μ,试分析A,B各自的受力情况.⑶图中的轻绳延长线过球心,竖直墙壁是粗糙的,球静止,画出球的受力图;⑷图中竖直墙壁粗糙,球静止,画出球的受力图.⑸图中的球静止,试画出球的受力图..5.下列图⑴中的A,B,C均保持静止,试画出三个物体的受力图;图⑵为两根轻绳吊一木板,木板处于倾斜状态,另一个物块放在木板上,系统处于平衡状态,试分析木板的受力情况.图⑶中的A,B保持静止,试分析A帮B的受力情况.6.以下三个图中的物体全部处于静止状态,⑴图和⑵图画出C点的受力图,⑶图画出均匀棒的受力图.球面光滑.7.分析图⑴中定滑轮的受力情况,已知悬挂重物质量为m,并求出杆对滑轮的作用力.图⑵中的绳长L=2.5m,重物质量为m=4kg,不计绳子和滑轮质量,不计滑轮的摩擦.OA =1.5m.,取g =10m/s2.分析滑轮的受力情部并求出绳子对滑轮的拉力大小.图⑶:光滑球在水平推力F作用下处于静止状态,分析小球受力并求出斜面对小球的弹力大小.如图⑷,水平压力F =100N,A, B之间,A与墙壁之间的动摩擦因数均为μ=0.3,A、B受的重力均为10N.分析A物体的受力情况并求了它所受摩擦力的合力.如图⑸⑹,光滑球A、B放在水平面上,画出A,B的受力图8.画出下列各图中的光滑球的受力图,各图中的球均处于静止状态.9.如图所示,A,B两滑块叠放在水平面上,已知A与滑块B所受重力分别为G A= 10N,G B=20N,A与B间动摩擦因数μA=0.2,,B与水平面间的动摩擦因数μB=0.3.水平力F刚好能拉动滑块B,试分析两图中B滑块所受的力.并求出拉动滑块B所需的最小水平拉力分别是多大?10.如图⑴所示,三角形支架ABC的边长AB=20cm,BC= 15cm,在A点通过细绳悬挂一个重20N的物体,求AB杆受拉力的大小及AC杆受压力的大小?11.如图⑵所示,已知悬挂光滑球的绳子长度与球的半径相等,球的质量为m,求绳子的拉力和墙对球的弹力大小.图⑶中V型槽的夹角为60°,光滑球重100N,利用力的分解求出球对两接触面的压力大小.图⑷求三个力的合力分析弹力的实例与练习1.下列各图的接触面均为光滑接触面,A均保持静止状态.画出各图中A球所受的弹力.2.如下图,斜面和球均光滑,画出球受的弹力3.画出下列各图中A和B球所受的弹力4.画出下列各图中A球所受的弹力.各球面均看成光滑面.摩擦力的分析思路及其应用摩擦力分为滑动摩擦力与静摩擦力,它们均需要满足四个条件:两物体相互接触;接触面粗糙;存在相互作用的弹力;有相对滑动或相对滑动趋势。
高中物理受力分析精选习题-答案
受力分析专题二、典型例题1.分析满足下列条件的各个物体所受的力,并指出各个力的施力物体.2.对下列各种情况下的物体A 进行受力分析1. 对下列各种情况下的物体A 、B 进行受力分析,在下列情况下接触面均不光滑.(1)沿水平草地滚动的足球 (2)在力F 作用下静止水平面上的物体球 F V (3)在光滑水平面上向右运动的物体球 (4)在力F 作用下行使在路面上小车FV (6)沿粗糙的天花板向右运动的物体 F>G FA V (2)沿斜面上滑的物体A (接触面光滑) A V(1)沿斜面下滚的小球, 接触面不光滑. A V (3)静止在斜面上的物体 A (4)在力F 作用下静止在斜面上的物体A. A F(5)各接触面均光滑 A (6)沿传送带匀速上滑的物块AAAF (1)A 静止在竖直墙A v (2)A 沿竖直墙面下滑A(11)小球静止时的结点A A(4)静止在竖直墙面轻上F A2.对下列各种情况下的A 、B 进行受力分析(各接触面均不光滑)5、分析下列物体所受的力(竖直面光滑,水平面粗糙)(5)静止在竖直墙面轻上的物体AFA(1)A 、B 同时同速向右行使向 BA FF BA(2)A 、B 同时同速向右行使向 (10)小球静止时的结点AA(7)光滑小球(3)A 、B 静止 F A BA(8)静止α BA(4)均静止 B A (5)均静止 (6)均静止 (7)均静止(8)静止 A B (9)静止 A B C BA五、课后作业:1、分析各物体的受力情况(1)随传送带一起匀速运动的物体 (2)随传送带一起由静止向右起动物体(3)向上运输的物体 (4)向下运输的物体 (5)空中飞行的足球(6) A 静止且各接触面光滑(7) 放在斜面上相对斜面静止和向上运动、向下运动的物块(8)静止的球 (9)人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速运动 分析人和木块的受力VAvAAvA∟2、如图所示,分析电梯上的人受力。
高中物理受力分析专题习题及答案详细解答
高中物理受力分析专题习题及答案详细解答1.一个重G=30N的物体静止在水平地面上。
2.一个G=400N物体受到100牛竖直向上的拉力,人对地的压力为。
3.一个重G=600N的人用300牛的力举起一个物体,人对地的压力为。
关系式:关系式:关系式:4.浸没在水中小球的受力。
5画出A力的示意图,并写出各力间的关系式。
关系式:6.关于杠杆的受力分析(1)13.如图11,若人用力F 匀速拉动吊箱,GA=1000N ,G 人=600N ,吊箱和动滑轮总重200N ,求:拉力F练习:试题详情1.将一金属块挂在竖直的弹簧测力计挂钩上,使其处于静止状态,下列说法正确的是A.弹簧测力计所受重力与金属块对弹簧测力计拉力是一相互作用力B.弹簧测力计对金属块的拉力与金属块所受重力的是一对平衡力C.金属块所受的重力与弹簧测力计所受的重力是一对平衡力D.弹簧测力计对金属块的拉力与金属块对弹簧测力计的拉力是一对平衡力2.如图7所示,用手向上拉物块A,当手对物块A的拉力为F1(F1≠0)时,物块A对手的拉力为F2,物块A对水平地面的压力为N1(N1≠0),水平地面对物块A的支持力为N2。
已知物块A受到的重力为G,则下列分析中正确的是A.拉力F1与F2是一对平衡力B.压力N1与重力G的大小相等C.压力N1与支持力N2是一对相互作用力D.拉力F1和支持力N2合力的大小与重力G的大小相等3.如图5所示,重为100N的物体B,在足够深的水中匀速下沉,通过滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速运动,在4s内物体A移动了0.8米,已知B的密度是水的密度的5倍,动滑轮重12N,不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦,g取10N/kgA.B对绳的拉力是20NB.图5B对绳的拉力的功率是16WC.A物体受摩擦力为148ND.滑轮组的机械效率为90%试题详情4.隔离物体进行受力分析试题详情5、如图12所示,物体M的重力为80N。
OBA是一个可以绕着O 点在竖直平面内转动的轻质杠杆,B0=3AO。
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•高中物理受力分析精选习题1.下列各图的A物体处于静止状态,试分析A物体的受力情况2.应用隔离法在每个图的右边画出下列各图中的A物体的受力图,各图的具体条件如下:⑴⑵图中的A物体的质量均为m,都处于静止状态.⑶图中的A处于静止,质量为m,分析A的受力并求出它受到的摩擦力的大小,并指出A受几个摩擦力。
⑷图中各个砖块质量均为m,分析A所受的全部力,并求出A受的摩擦力的大小。
3.物体m沿粗糙水平面运动,⑴图:作出①F sinθ <mg时的受力图;②F sinθ =mg时的受力图.⑵图中的物块沿斜面匀速上滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ.分析物块的受力情况.⑶图中的m1和m2与倾角θ满足条件m2g<m1g sinθ且m1和m2均静止.作出m1的受力图.⑷图中的A,B均静止,竖直墙壁光滑,试用隔离法画出A和B两个物体的受力图.4.⑴图中的A,B之间,B与地面之间的动摩擦因数均为μ,在A,B都向右运动的同时,B相对于A向左滑动,试分析A,B各自的受力情况;⑵图中的地面光滑,B物体以初速度v0滑上长木板A,B与A之间的动摩擦因数为μ,试分析A,B各自的受力情况.⑶图中的轻绳延长线过球心,竖直墙壁是粗糙的,球静止,画出球的受力图;⑷图中竖直墙壁粗糙,球静止,画出球的受力图.⑸图中的球静止,试画出球的受力图./.5.下列图⑴中的A,B,C均保持静止,试画出三个物体的受力图;图⑵为两根轻绳吊一木板,木板处于倾斜状态,另一个物块放在木板上,系统处于平衡状态,试分析木板的受力情况.图⑶中的A,B保持静止,试分析A帮B的受力情况.6.以下三个图中的物体全部处于静止状态,⑴图和⑵图画出C点的受力图,⑶图画出均匀棒的受力图.球面光滑.;7.分析图⑴中定滑轮的受力情况,已知悬挂重物质量为m,并求出杆对滑轮的作用力.图⑵中的绳长L=2.5m,重物质量为m=4kg,不计绳子和滑轮质量,不计滑轮的摩擦.OA=1.5m.,取g =10m/s2.分析滑轮的受力情部并求出绳子对滑轮的拉力大小.图⑶:光滑球在水平推力F作用下处于静止状态,分析小球受力并求出斜面对小球的弹力大小.如图⑷,水平压力F =100N,A, B之间,A与墙壁之间的动摩擦因数均为μ=,A、B 受的重力均为10N.分析A物体的受力情况并求了它所受摩擦力的合力.如图⑸⑹,光滑球A、B放在水平面上,画出A,B的受力图8.画出下列各图中的光滑球的受力图,各图中的球均处于静止状态.9.如图所示,A,B两滑块叠放在水平面上,已知A与滑块B所受重力分别为G A= 10N,G B=20N,A与B间动摩擦因数μA=,,B与水平面间的动摩擦因数μB=.水平力F刚好能拉动滑块B,试分析两图中B滑块所受的力.并求出拉动滑块B所需的最小水平拉力分别是多大%10.如图⑴所示,三角形支架ABC的边长AB =20cm,BC= 15cm,在A点通过细绳悬挂一个重20N的物体,求AB杆受拉力的大小及AC杆受压力的大小11.如图⑵所示,已知悬挂光滑球的绳子长度与球的半径相等,球的质量为m,求绳子的拉力和墙对球的弹力大小.图⑶中V型槽的夹角为60°,光滑球重100N,利用力的分解求出球对两接触面的压力大小.图⑷求三个力的合力:分析弹力的实例与练习1.下列各图的接触面均为光滑接触面,A均保持静止状态.画出各图中A球所受的弹力.2.如下图,斜面和球均光滑,画出球受的弹力/3.画出下列各图中A和B球所受的弹力/4.画出下列各图中A球所受的弹力.各球面均看成光滑面.<摩擦力的分析思路及其应用摩擦力分为滑动摩擦力与静摩擦力,它们均需要满足四个条件:两物体相互接触;接触面粗糙;存在相互作用的弹力;有相对滑动或相对滑动趋势。
…1.关于滑动摩擦力.滑动摩擦力的存在与否较静摩擦力简单一些.在前三个条件均满足后,只要知道被研究的物体的相对滑动方向,滑动摩擦力方向应很容易找准确.这里需要注意的是:摩擦力如果存在,则弹力一定存在,但弹力存在时,即使相对滑动方向明确,也不能判断滑动摩擦力就一定存在.例1.用一斜向上的拉力F沿粗糙水平拉着箱子运动,则水平面对箱子的滑动摩擦力不一定存在.如果恰好有F cos θ = mg ,则水平面对箱子的支持力恰好为零,滑动摩擦力也恰好为零.这时箱子只受重力和拉力两个作用,箱子肯定做加速运动.2.关于静摩擦力的分析思路静摩擦力由于跟相对运动趋势方向相反,静摩擦力实际上是物体做持相对静止时受到的摩擦力.物体在相对静止的状态,它的相对运动趋势的方向如何,我们往往不能直接把握,最有效的分析思路是借助物理规律或条件来分析静摩擦力的存在与否和它的方向,而且有时还可能求出摩擦力的大小.⑴思路1——根据静摩擦力的定义,通过判断相对运动趋势方向来得到静摩擦力的方向.具体操作程序是:假设接触面光滑,先判断被研究物体在光滑条件下的相对滑动方向,这个方向即在实际情况下的相对滑动趋势方向,则静摩擦力方向与相对滑动趋势方向相反.例2.如图所示,长木板A与铁块B在水平拉力F作用下一起向右做匀加速运动,试分析A,B所受摩擦力的方向.设水平面光滑.分析:因为A,B一起做加速运动,运动状态在不断改变,说明B一定受静摩擦力作用,假设A、B接触面光滑,则B物体相对于A向左滑动,此即B物体在实际情况下的相对滑动趋势方向,所以,B受到长木板施加的静摩擦力f AB应是水平向右。
根据相互作用特点可知:B对A的静摩擦力f BA的方向应是水平向左。
&点评:本题应用了两种思路分析A,B的静摩擦力:一是利用静摩擦力的定义;二是利用牛顿第三定律。
在学生尚未学习牛顿第三定律,可以利用初中所学的结论“力的作用是相互的”来分析,学生仍然可以理解。
⑵思路2——应用二力平衡条件或物体在共点力作用下的平衡问题。
这是用得最多的一种思路。
例子随处可见。
⑶思路3——根据物体运动状态的变化分析静摩擦力。
如果学习了牛顿第二定律,就直接运用牛顿第二定律分析静摩擦力。
高一新生学物理,牛顿第二定律还未学习,只有根据初中所学的结论——“力是使物体运动状态发生变化的原因”,结合物体运动状态的变化,从而确定物体是否受静摩擦力作用。
例3.如图所示的传送带运送物体示意图中,图⑴中的传送带匀速运动,则物体随传送带匀速运动。
物块运动状态不变化,水平方向无其他拉力或推力,所以,物体不受静摩擦力作用;图⑵中如果传送带顺时针加速转动,物体相对传送带静止。
由于物体向右加速运动,运动状态发生变化,根据“力是改变物体运动状态的原因”,可知,物体向右加速的原因只能是静摩擦力,所以,物体受到水平向右的静摩擦力作用;图⑶中如果传送带顺时针减速转动,物体相对传送带静止,物体向右做减速运动,显然受到阻力作用,使物体的运动状态发生变化,这个阻力只能是静摩擦力,所以,物体受到水平向左的静摩擦力作用.同理可分析图示的A,B两个重叠物体之间的静摩擦力.水平地面粗糙,水平力F作用在A物块上,使A、B一起向右运动。
:当A、B匀速运动时,A、B之间无静摩擦力当A、B一起向右做加速运动时,B受到水平向右的静摩擦力;当A、B一起向右做减速运动时,B受到水平向左的静摩擦力⑷思路4——根据牛顿第三定律,即作用力与反作用力的特点分析静摩擦力初中学习了"力的作用是相互的"这一结论,只要让高一学生明确:“作用力与反作用力是等大反向,作用在相互接触的两个物体上”这些特点,我们就可以通过具体实例让学生理解这一思路及其应用。
例4.如图所示的均匀棒AB的B端用细线系住,线的上端固定在天花板上的O点,棒处于静止状态,试分析棒对水平地面的摩擦力方向.解析:先以棒为分析对象,棒受四个力:重力mg,地面支持力F N ,地面对棒A端的静摩擦力f,细线对棒的拉力T..如图所示.这里需要说明的是:细线对棒的拉力斜向左上方,有水平向左的效果,重力和支持力均在竖直方向,根据平衡条件,在水平方向必然要有水平向右的力来平衡,只有地面对棒的静摩擦力f,所以f水平向右.根据作用力与反作用力的规律可知,棒对地面的摩擦力f′与f等大反向,f′作用在地面上,方向水平向左.⑸思路5——根据杠杆平衡原理或力矩平衡条件分析静摩擦力。
例5.如图所示的球处于静止状态,竖直方向的外力F作用线没有通过球心,水平地面光滑,竖直墙壁粗糙,试分析墙壁对球的摩擦力方向.解析:球受的重力mg,地面持力F N1, 墙壁对球的弹力F N2,这三个力作用线都通过球心,不会使球绕球心转动.而竖直向下的外力F有使球做逆时针转动的趋势,所以墙壁对球的摩擦力f应该具有使球做顺时针转的效果,所以f竖直向上,如图所示.3.摩擦力分类实例解析⑴.摩擦力与运动方向在同一直线上例6.如图所示,质量为m的物体在水平外力作用下,向右以v=2m/s的速度匀速运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ.在下列条件下,物体受到的滑动摩擦力如何变化⑴当F突然增大时⑵从撤去F到物体最终静止的过程⑶将物体立放起来,仍在水平拉力F作用下,向右做匀速运动的过程分析:⑴由公式Fμ= μF N = μ mg可知:在本题的条件下,滑动摩擦力只跟μ和m有关,而跟物体与水平面的接触面积无关,也跟物体运动的状态无关,只要上述两个因素不变,不管物体是匀速运动,还是加速运动或减速运动.所以,三种情况下物体受到的滑动摩擦力都一样大.变式练习:如图所示,一根质量为m,长度为L的均匀长木板放在水平桌面上,木板与桌面间的动摩擦因数为μ,,现用水平力F推木板,当木板有L/3离开桌面时,桌子对木板的摩擦力有多大,分析:木板的重心在中点,木板对桌子的压力仍为mg,大小不因接触面积减小而改变,所以,滑动摩擦力也没有改变.f= μF N= μmg物体沿粗糙斜面运动的各种情况下受滑动摩擦力的方向如下面⑴、⑵、⑶、⑷图所示.各图均画出物体的全部受力情况.请画出图⑸⑹物体在外力F作用下沿粗糙的竖直墙壁或天花板运动时的受力分析图.如果物体静止在粗糙斜面上,它受到的静摩擦力是否存就要看其它外力的方向及大小关系如何.例7.用一个沿斜面向上的推力F作用在物体上,使物体处于静止状态,物体质量为m,斜面倾角为θ.试分析斜面对物体的静摩擦力.解析:由于m、θ、F三者的大小关系不确定,所以斜面对物体的静摩擦力有以下三种可能:⑴若F = mg sinθ,无运动趋势,静摩擦力f = 0;⑵若F<mg sinθ,有向下运动趋,静摩擦力f沿斜面向上,且有F + f = mg sinθ⑶若F>mg sinθ,有向上运动趋,静摩擦力f沿斜面向下,且有F = mg sinθ + f讨论:⑴如果物体受到的静摩擦力并未达到最大值,将F增加稍许,则静摩擦力的大小如何变化这里的“稍许”是物体受到的静摩擦力如果原应存在的话,则当F增加稍许时,并不改变静摩擦力原来的方向。