专题2相互作用
上海市高三物理二轮复习讲义第二单元相互作用
第二单元相互作用目录第1讲生活中常见的力 (1)第2讲力的合成与分解 (6)第3讲共点力的平衡 (11)第4讲实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 (14)第5讲实验:探究两个互成角度的力的合成规律 (18)课标要求:1.认识重力、弹力与摩擦力。
通过实验,了解胡克定律。
知道滑动摩擦和静摩擦现象,能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
2.通过实验,了解力的合成与分解,知道矢量和标量。
能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。
知识结构第1讲生活中常见的力内容梳理【概念规律】1.力的概念力的本质是__________间的相互作用,力的作用效果是形变和__________。
2.重力(1)重力是物体在地面附近由地球__________而产生的力。
大小:G=mg,方向__________，作用点为重心。
(2)形状规则、质量分布均匀的物体,重心就在其__________。
可以使用__________法确定不规则薄板形物体的重心。
注意:重心不一定在物体上。
3.弹力(1)定义:发生__________的物体,由于要恢复原状,会对引起形变的物体施加力的作用。
(2)产生条件：物体间直接接触且发生__________。
(3)方向:总是指向发生弹性形变物体恢复原状的方向,即与施力物体形变的方向__________。
压力与支持力的方向与支持面__________,绳子拉力的方向沿__________方向。
(4)作用点:物体与物体的接触点或接触面上。
(5)弹簧弹力的大小:胡克定律F=kx,其中k为弹簧的____________________,单位是__________。
4.摩擦力(1)定义:两个相互__________的物体发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生__________相对运动或相对运动趋势的力。
(2)产生条件:①接触面__________;②接触面间有__________(即需要相互接触且接触面间有挤压);③两物体间有相对运动或相对运动趋势,有相对运动时为__________,有相对运动趋势时为__________。
高中物理 相互作用(二)受力分析专题
相互作用（二）受力分析专题特殊法判断。
4．如何防止“多力”或“丢力”(1) 防止“多力”的有效途径是找出力的施力物体，若某力有施力物体则它实际存在，无施力物体则它不存在。
另外合力与分力不要重复分析。
(2) 按正确的顺序(即一重、二弹、三摩擦、四其他)进行受力分析是保证不“丢力”的有效措施。
冲上粗糙的【典例2】如图所示，A、B两个物体的1 kg，现在它们在拉力对A、B分别画出完整的受力分析。
、B之间的摩擦力大小为多少。
B．3只分析外力。
【典例5】倾角θ＝37°，质量知识点二正交分解法1. 力分解为两个相互垂直的分力的方法称为正交分解法。
例如将力F沿x和y两个方向分解，如图所示，则F x＝F cos θF y＝F sin θ多的力，也就是说需要向两坐标轴上投影分解的力少一些。
这样一来，计算也就方便一些，可以就是将物理问题的某些研究对象或某些过程、状态从系统或全过程中隔离出来进行研究的方知识点三【典例探究】【典例＝5 N，f2＝0，f3＝5 N＝5 N，f2＝5 N，f3＝0＝0，f＝5 N，f＝5 N现行高考要求，物体受到往往是三个共点力问题，利】用绳是其它-1先减小，后增大 B.F 先减小后增大(B)F1个力中其中两个力是绳的拉力，由于是同一根点位置固定，A 端缓慢左移时，答案与解析1.【答案】A2.【答案】(1) 见规范解答图 (2) 0 (3) 4 N【解析】(1) 以A 为研究对象，A 受到重力、支持力作用；以B 为研究对象，B 受到重力、支持力、压力、拉力、地面对B 的滑动摩擦力作用；如图。
(2) 对A ：由二力平衡可知A 、B 之间的摩擦力为0。
(3) 以A 、B 整体为研究对象，由于两物体一起做匀速直线运动，所以受力如图，水平方向上由二力平衡得拉力等于滑动摩擦力，即F ＝F f ＝μB 地F N B ，而F N B ＝G B ＋G A ，所以F ＝0.2×(1×10＋1×10) N＝4 N 。
2023版高考物理一轮总复习专题2相互作用第3讲共点力的平衡及其应用课件
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1 物体的受力分析 [基础考点] 1．受力分析的基本步骤
2．受力分析的常用方法 (1)整体法和隔离法． (2)假设法：在不确定某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在 的假设，然后再就该力存在与不存在对物体运动状态是否产生影响来判 断该力是否存在．
例1 (2021年武汉质检)水上飞伞是一项锻炼勇气和毅力的水上娱乐
筷子对玻璃珠的弹力
F2
不一
定比
玻璃
珠的重力大
，
F2 F1
＝cos
θ<1，故
F2<F1，故 A、B 错误．由以上分析知，θ 略微减小时，sin θ 值减小，F1
增大；tan θ 值减小，F2 增大，故 C 错误，D 正确．
2．(2021年辽宁适应性考试)如图所示，用轻绳系住
一质量为2m的匀质大球，大球和墙壁之间放置一质量为
律模拟变化
例4 (2019年全国卷Ⅰ)(多选)如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜
面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N.另一端
与斜面上的物块M相连，系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢
拉动N，直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°.已知M始终保持静止，则
在此过程中
()
A．水平拉力的大小可能保持不变
考点3 动态平衡 [能力考点] 1．动态平衡：物体受力情况在缓慢变化，变化的每一刻物体都可 看作是受力平衡的状态．
2．分析动态平衡问题的常用方法
方法
步骤
(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式
解析法 (2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
(3)三力平衡还可列正弦定理和余弦定理分析
保持相对静止，A上表面水平．则在斜面上运动时，B
新步步高高考物理(全国用)大一轮复习讲义课件：第二章 相互作用 专题强化二
4
盘查拓展点
生活中平衡问题的实例分析 力的平衡问题在日常生活中有许多实例，解答的关键是要建立正确的物 理模型，选择合适的的解题方法，一般按以下步骤进行：
【典例】 一般教室门上都安装一种暗锁，这种暗锁由外壳A、骨架B、弹 簧C(劲度系数为k)、锁舌D(倾角θ＝45°)、锁槽E以及连杆、锁头等部件 组成，如图甲所示.设锁舌D的侧面与外壳A和锁槽E之间的动摩擦因数均为 μ，最大静摩擦力Ffm由Ffm＝μFN(FN为正压力)求得.有一次放学后，当某同 学准备关门时，无论用多大的力， 也不能将门关上(这种现 象称为自锁)，此刻暗锁 所处的状态的俯视图如 图乙所示，P为锁舌D与 锁槽E之间的接触点，弹 簧由于被压缩而缩短了x.
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2.(多选)如图所示，粗糙水平面上有一长木板，一个人站在木板上用力F 向右推箱子，木板、人、箱子均处于静止状态.三者的质量均为m，下列 说法正确的是 答案 A.箱子受到的摩擦力方向向右
√B.人受到的摩擦力方向向右 √C.箱子对木板的摩擦力方向向右
D.若水平面光滑，人用同样大小的力F推箱子，能使长木板在水平面上 滑动
√A.B对A的摩擦力大小为Ff，方向向左
B.A和B保持静止，C匀速运动
√C.A保持静止，B和C一起匀速运动 √D.C受到地面的摩擦力大小为F－Ff
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√D.支持力小于(M＋m)g
Ff
mg
2
命题点二
动态平衡问题
1.共点力的平衡 (1)平衡状态：物体处于 静止 或 匀速直线运动 状态，称为平衡状态. (2)平衡条件：物体所受合力 为零 ，即 F合＝0 .若采用正交分解法求平 衡问题，则平衡条件是 Fx合＝0，Fy合＝0 . (3)常用推论： ①二力平衡：二力等大反向. ②三力平衡：任意两个力的合力与第三个力等大反向. ③多力平衡：其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向.
专题2：相互作用讲解版
第二章：相互作用1、如图所示，在固定斜面上的一物块受到一外力F 的作用，F 平行于斜面向上．若要物块在斜面上保持静止，F 的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F 1和F 2(F 2＞0)．由此可求出( )A ．物块的质量B ．斜面的倾角C ．物块与斜面间的最大静摩擦力D ．物块对斜面的正压力2、如图所示，将两相同的木块a 、b 置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳系于墙壁．开始时a 、b 均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a 所受摩擦力F f a ≠0，b 所受摩擦力F f b ＝0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间( )A ．F f a 大小不变B ．F f a 方向改变C ．F f b 仍然为零D ．F f b 方向向右3、如图所示，细线的一端系一质量为m 的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行．在斜面体以加速度a 水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T 和斜面的支持力F N 分别为(重力加速度为g )( )A ．T ＝m (g sin θ＋a cos θ) F N ＝m (g cos θ－a sin θ)B ．T ＝m (g cos θ＋a sin θ) F N ＝m (g sin θ－a cos θ)C ．T ＝m (a cos θ－g sin θ) F N ＝m (g cos θ＋a sin θ)D ．T ＝m (a sin θ－g cos θ) F N ＝m (g sin θ＋a cos θ)4、如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A (A 、B 接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为( )A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ25、如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A 悬挂到水平板的M 、N 两点，A 上带有Q ＝3.0×10－6 C 的正电荷．两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F 1和F 2.A 的正下方0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小球B ，B 与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g ＝10 m/s 2；静电力常量k＝9.0×109 N·m 2/C 2，A 、B 球可视为点电荷)，则( )A ．支架对地面的压力大小为2.0 NB ．两线上的拉力大小F 1＝F 2＝1.9 NC ．将B 水平右移，使M 、A 、B 在同一直线上，此时两线上的拉力大小F 1＝1.225 N ，F 2＝1.0 ND ．将B 移到无穷远处，两线上的拉力大小F 1＝F 2＝0.866 N6、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态．现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)，与稳定在竖直位置时相比，小球的高度( )A ．一定升高B ．一定降低C ．保持不变D ．升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定7、如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O 点．现用水平力F 缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力F N 以及绳对小球的拉力F T 的变化情况是( )A ．F N 保持不变，F T 不断增大B ．F N 不断增大，F T 不断减小C ．F N 保持不变，F T 先增大后减小D ．F N 不断增大，F T 先减小后增大8、如图，柔软轻绳ON 的一端O 固定，其中间某点M 拴一重物，用手拉住绳的另一端N 。
专题2 相互作用(解析版)
专题2 相互作用一．选择题1. （2021新高考湖南卷）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。
凹槽恰好与竖直墙面接触，内有一质量为m的小滑块。
用推力F 推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）A. 推力F先增大后减小B. 凹槽对滑块的支持力先减小后增大C. 墙面对凹槽的压力先增大后减小D. 水平地面对凹槽的支持力先减小后增大【答案】C【解析】本题考查动态变化平衡状态的分析、叠加体受力分析，主要考查理解能力.用推力F 推动小滑块由A点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，由平衡条件可知，推力F=mg sinθ，凹槽对滑块的支持力N= mg cosnθ，小滑块由A点向B点缓慢移动过程中，θ角逐渐增大，力F逐渐增大，力N逐渐减小，选项AB错误；由牛顿第三定律，滑块对凹槽的压力N’= N= mg cosθ，滑块对凹槽的压力N’在水平方向的分力N’sinθ= mg cosθsinθ=0.5 mgsin2θ，对凹槽分析受力，由平衡条件可知，墙面对凹槽的压力为F压=0.5 mgsin2θ，当θ=45°时最大，所以墙面对凹槽的压力先增大后减小，选项C正确；由于力F的方向始终沿圆弧的切线方向，对滑块和凹槽整体受力分析，可知，水平地面对凹槽的支持力逐渐减小，选项D 错误。
2．（2021高考新课程II卷海南卷）如图，V型对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与水平面夹α=︒，其中斜面N光滑．两个质量相同的带电小滑块P、Q分别静止在M、N上，P、Q连线垂角均为60直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则P与M间的动摩擦因数至少为（）A ．36B ．12C ．32D ．33 【答案】D【解析】设PQ 之间的库仑力为F ，滑块质量为m ，隔离Q 受力分析，沿斜面方向，由平衡条件，可得Fcos30°=mgsin60°，隔离P 受力分析，沿斜面方向，由平衡条件，可得μ（mg cos60°+F ）=mgsin60°，联立解得：μ=33，选项D 正确。
考点二 ：相互作用——五年(2018-2022)高考物理真题专项汇编卷 新高考版(含答案)
考点二 ：相互作用——五年（2018-2022）高考物理真题专项汇编卷新高考版1.【2022广东卷】如图是可用来制作豆腐的石磨。
木柄AB 静止时，连接AB 的轻绳处于绷紧状态。
O 点是三根轻绳的结点，F 、1F 和2F 分别表示三根绳的拉力大小，12F F =且60AOB ∠=︒。
下列关系式正确的是( )A.1F F =B.12F F =C.13F F =D.1F =2.【2022湖南卷】2022年北京冬奥会跳台滑雪空中技巧比赛场地边，有一根系有飘带的风力指示杆，教练员根据飘带的形态提示运动员现场风力的情况。
若飘带可视为粗细一致的匀质长绳，其所处范围内风速水平向右、大小恒定且不随高度改变。
当飘带稳定时，飘带实际形态最接近的是( )A. B. C. D. 3.【2021广东卷】唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。
设牛用大小相等的拉力F 通过耕索分别拉两种犁，F 与竖直方向的夹角分别为α和,βαβ<，如图所示。
忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是( )A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕型的大C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力4.【2021河北卷】如图，矩形金属框MNQP 竖直放置，其中MN PQ 、足够长，且PQ 杆光滑。
一根轻弹簧一端固定在M 点，另一端连接一个质量为m 的小球，小球穿过PQ 杆。
金属框绕MN 轴分别以角速度ω和ω' 匀速转动时，小球均相对PQ 杆静止。
若ωω'>，则与以ω匀速转动时相比，以ω' 匀速转动时( )A.小球的高度一定降低B.弹簧弹力的大小一定不变C.小球对杆压力的大小一定变大D.小球所受合外力的大小一定变大5.【2021湖北卷】如图所示，一匀强电场E 大小未知、方向水平向右。
两根长度均为L 的绝缘轻绳分别将小球M 和N 悬挂在电场中，悬点均为O 。
2022物理第2章相互作用第3节受力分析共点力的平衡教案
第3节受力分析共点力的平衡一、物体的受力分析1．定义把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意图的过程。
2．受力分析的一般顺序（1）首先分析场力（重力、电场力、磁场力）。
（2)其次分析接触力（弹力、摩擦力)。
(3）最后分析其他力。
（4)画出受力分析示意图（选填“示意图”或“图示”）.二、共点力的平衡1．平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
2．平衡条件F合＝0或者错误!如图甲所示,小球静止不动；如图乙所示，物块匀速运动.甲乙则小球F合＝0；物块F x＝0,F y＝0。
3．平衡条件的推论（1)二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反。
(2）三力平衡：物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与另外两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。
(3）多力平衡：物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与另外几个力的合力大小相等，方向相反。
一、思考辨析（正确的画“√”，错误的画“×”)1．对物体受力分析时，只能画该物体受到的力，其他物体受到的力不能画在该物体上。
2．物体沿光滑斜面下滑时，受到重力、支持力和下滑力的作用。
(×）3．加速度等于零的物体一定处于平衡状态。
4．速度等于零的物体一定处于平衡状态. （×)5．若物体受三个力F1、F2、F3处于平衡状态,若将F1转动90°时，三个力的合力大小为错误!F1。
二、走进教材1．（人教版必修2P91T1改编)如图所示,质量为m的光滑圆球，在细线和墙壁的作用下处于静止状态，重力加速度为g，细线与竖直墙壁的夹角为30°,则细线对小球的拉力大小为（)A．错误!B．错误!C．mg D．错误
实验三探究两个互成角度的力的合成规律目标要求 1.掌握实验原理、器材、步骤及注意事项.2.理解教材基本实验的数据处理方法，并会进行误差分析.3.理解创新和拓展实验原理并会处理数据，进行误差分析．实验技能储备1．实验原理如图所示，分别用一个力F、互成角度的两个力F1、F2，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，根据合力的定义，F为F1和F2的合力，作出力F及F1、F2的图示，分析F、F1和F2的关系．2．实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，橡皮条，小圆环，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干)，铅笔．3．实验步骤(1)装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为GE.(2)两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于O点，橡皮条伸长的长度为EO.用铅笔描下O点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数F1、F2.(3)一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数F.(4)重复实验：改变拉力F1和F2的大小和方向，重复做几次实验．4．数据处理(1)用铅笔和刻度尺从点O沿两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出F1、F2和F的图示．(2)以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线代表的力记为F′，如图丁．(3)分析多次实验得到的多组数据，比较F与F′在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则．5．注意事项(1)弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用．(2)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时小圆环的位置一定要相同．(3)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～120°之间为宜．(4)尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．(5)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．考点一教材原型实验例1(2023·黑龙江省哈师大附中高三检测)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验装置及实验过程如图甲、乙、丙所示，E为橡皮筋原长时小圆环的位置，O为实验时小圆环被拉至的位置．(1)图丁中弹簧测力计的示数为________ N；(2)在实验过程中，不必记录的有________；A．甲图中E的位置B．乙图中O的位置C．OB、OC的方向D．弹簧测力计的示数(3)下列选项中，与本实验要求相符的是________；A．两细绳OB、OC夹角越大越好B．读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度C．实验时，只需保证两次橡皮筋伸长量相同即可(4)某次实验记录纸如图戊所示，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，拉力F的方向过P 点；三个力的大小分别为：F1＝N、F2＝N和F＝N，得出正确实验结论后，请根据实验结论和图中给出的标度：①在图中作出F1和F2的合力；②根据作图求出该合力大小为________ N.答案(1)(2)A(3)B(4)①见解析图②解析(1)弹簧测力计最小分度值为N，估读到N，题图丁中读数为N.(2)必须要记录的有两个分力F1和F2的大小和方向、合力F的大小和方向，力的大小通过弹簧测力计读出，两次都要使小圆环被拉到O点位置，所以必须记录的有B、C、D；不需要记录的是题图甲中E的位置，故选A.(3)两个细绳OB、OC夹角要适当大一些，但不能太大，合力一定时，两分力夹角太大导致两分力太大，测量误差变大，A错误；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，规范操作，B 正确；实验时，不仅需保证两次橡皮筋伸长量相同，还必须都是沿竖直方向伸长至O点才行，C错误．(4)①由于标度已经选定，作图时要保证表示F1、F2的线段长度分别为标度的倍和倍，作图如图所示；②量出作图法求出的合力长度约为标度的倍，所以合力大小为N.例2(2023·浙江绍兴市模拟)如图所示，某同学在家中尝试验证力的平行四边形定则，他找到三根完全相同的橡皮条(遵循胡克定律)、三角板、刻度尺、白纸、方木板、几枚图钉、细绳，并设计了如下实验．(1)将三根橡皮条两端各拴接一根相同的细绳，用刻度尺测出橡皮条的原长，记为L0.(2)将三根橡皮条一端的细绳拴在同一结点上，另一端的细绳分别拴在三个图钉上．(3)将白纸固定在方木板上，互成角度地拉伸三根橡皮条，并在白纸上分别固定三枚图钉，如图所示，记下结点位置O和________________________________，分别测出三根橡皮条的长度，记为L1、L2、L3，则三根橡皮条的拉力大小之比为________________________________．(4)取下器材，用铅笔和刻度尺从O点沿着三根橡皮条的方向画直线，按照一定的标度作出三根橡皮条对结点O的拉力F1、F2、F3的图示，用平行四边形定则求出F1、F2的合力F.改变三枚图钉的位置重复实验．(5)若测量发现F与F3在同一直线上，大小接近相等，则实验结论为____________________ _______________________________________________________________________________.本实验采用的科学方法是____________(填“理想实验法”或“等效替代法”)．答案(3)三根橡皮条伸长的方向(L1－L0)∶(L2－L0)∶(L3－L0)(5)在实验误差允许的范围内，力的合成遵循力的平行四边形定则等效替代法解析(3)要作出力的图示，需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时，也要记录三根橡皮条伸长的方向；三根橡皮条的拉力大小之比等于三根橡皮条的伸长量之比，即为(L1－L0)∶(L2－L0)∶(L3－L0)．(5)结点O受三个力的作用处于平衡状态，所受合力为零，则实验结论为：在实验误差允许的范围内，力的合成遵循力的平行四边形定则；在“验证力的平行四边形定则”实验中，运用了合力的作用效果和分力的作用效果相同这一原理进行实验，故采用了等效替代法．考点二探索创新实验常见创新实验方案合力的改进：橡皮筋伸长到同一位置→钩码(重物)的重力不变分力的改进：弹簧测力计示数→⎩⎪⎨⎪⎧力传感器钩码的重力 力的大小创新：弹簧测力计的示数→橡皮筋长度的变化考向1 实验原理的改进例3 某同学要验证力的平行四边形定则，所用器材有：轻弹簧一只，钩码一个，橡皮条一根，刻度尺及细绳若干．实验步骤：①用轻弹簧竖直悬挂钩码，静止时测得弹簧的伸长量为 cm.②如图所示，把橡皮条的一端固定在竖直板上的A 点，用两根细绳连在橡皮条的另一端，其中一根细绳挂上钩码，另一根细绳与轻弹簧连接并用力拉弹簧使橡皮条伸长，让细绳和橡皮条的结点到达O 点，用铅笔在白纸上记下O 点的位置，并分别沿细绳的方向在适当位置标出点B 、C .③测得轻弹簧的伸长量为 cm.④去掉钩码，只用轻弹簧仍将结点拉到O 点的位置，并标出了力F 作用线上的一点D ，测得此时轻弹簧的伸长量为 cm.请完成下列问题：(1)该实验____________(选填“需要”或“不需要”)测出钩码的重力；(2)在图中以O 为力的作用点，每一个小方格边长代表 cm ，以 cm 为标度作出各力的图示，并根据平行四边形定则作出步骤②中的两个力的合力F ′的图示；(3)观察比较F 和F ′，得出的结论是__________________________________．答案(1)不需要(2)见解析图(3)在误差允许的范围内，力的平行四边形定则成立解析(1)由胡克定律可得，在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F与弹簧伸长(或缩短)的长度成正比，即有F＝kΔx，故可以用弹簧的伸长量来代替重力的大小，无需测出钩码的重力；(2)根据平行四边形定则作出步骤②中的两个力的合力F′的图示，如图所示(3)观察比较F和F′，由图示可得出的结论是：在误差允许的范围内，力的平行四边形定则成立．考向2测量物理量的创新例4某实验小组欲验证力的平行四边形定则．实验步骤如下：①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向；②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的挂钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计的示数为某一设定值，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧测力计的示数改变N，测出对应的l，部分数据如下表所示；F/N0l/cm l0③找出步骤②中F＝N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′(橡皮筋上端为O，下端为O′)，此时橡皮筋的拉力记为F OO′；④在挂钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在挂钩上，如图乙所示，用两圆珠笔尖成适当角度地同时拉橡皮筋的两端，使挂钩的下端到达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA 段的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB；⑤根据给出的标度，作出F OA和F OB的合力F′，如图丙所示．(1)利用表中数据可得l0＝________ cm；(2)若测得OA＝cm，OB＝cm，则F OA的大小为________ N；(3)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．答案(1)(2)(3)F OO′解析(1)根据胡克定律，有ΔF＝kΔx代入表格中第二组和第三组数据，有(－) N＝k(－)×10－2 m解得k＝100 N/m同理，再代入第一组和第二组数据，有(－0) N＝100 N/m×(－l0)×10－2 m解得l0＝cm.(2)根据OA、OB的长度可求橡皮筋的弹力大小为F OA＝kΔl＝100×(＋－)×10－2 N＝N(3)在两个力的作用效果和一个力的作用效果相同的情况下，通过比较F′和F OO′的大小和方向，即可验证力的平行四边形定则．考向3实验器材的创新例5如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究力的平行四边形定则，A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的圆弧形轨道移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长为m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；②对两个传感器进行调零；③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角，重复上述实验步骤，得到表格．F1/N……(1)根据表格，A传感器对应的是表中力______(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为______ kg(g 取10 m/s2，结果保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除水平杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差(3)实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他形状)轨道移动的主要目的是________．A．方便改变A传感器的读数B．方便改变B传感器的读数C．保持杆右端O的位置不变D．方便改变细绳与杆的夹角θ答案(1)F1(2)C(3)C解析(1)A传感器中的力均为拉力，为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg ＝F1sin θ当θ＝30°时，F1＝N，可求得m≈ kg(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，是为了消除水平杆自身重力对结果的影响，故C正确．(3)让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的过程中，传感器与O点的距离保持不变，即O点位置保持不变，故A、B、D错误，C正确．课时精练1．(2023·云南省模拟)如图甲所示，实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，先将白纸贴在水平桌面上，然后将橡皮筋的一端用图钉固定在白纸上的O点，让橡皮筋处于原长．部分实验步骤如下：(1)用一个弹簧测力计通过细绳将橡皮筋的P端拉至O1点，此时拉力的大小F可由弹簧测力计读出，弹簧测力计的示数如图乙所示，F的大小为________ N；(2)用两个弹簧测力计通过细绳同时拉橡皮筋的P端，再次将P端拉到O1点．此时观察到两个弹簧测力计的示数分别为F1＝N，F2＝N，方向如图丙的虚线所示；(3)用图丙所示的标度，以O1点为作用点，在图丙中画出这两个共点力的合力F合的图示，F合的大小为________ N(结果保留3位有效数字)；(4)通过比较________这两个力的大小和方向，即可得出实验结论．答案(1)(3)见解析图( ～)(4)F和F合解析(1)弹簧测力计的最小刻度为N，则F的大小为N；(3)画出这两个共点力的合力F合如图：由图可知F合的大小为N(～N)；(4)通过比较F和F合这两个力的大小和方向，即可得出实验结论．2．(2023·浙江省镇海中学模拟)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则．设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定于量角器圆心O的正上方A处，另一端系着绳套1和绳套2.(1)主要实验步骤如下：①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F；②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点．此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下拉绳套1的弹簧测力计的示数F1；③根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1′＝________ F；④比较F1和F1′，即可初步验证力的平行四边形定则；⑤改变绳套2的方向，重复上述实验步骤．(2)保持绳套2的方向不变，绳套1从图示位置逆时针缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是________．A．逐渐增大B．先增大后减小C．逐渐减小D．先减小后增大答案(1)③33(2)D解析(1)③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1′＝F tan 30°＝3 3F(2)保持绳套2的方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，说明两个细绳拉力的合力不变，作图如下，故绳套1的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确．3．某学生实验小组设计了一个“验证力的平行四边形定则”的实验，装置如图甲所示，在竖直放置的木板上部附近两侧，固定两个力传感器，同一高度放置两个可以移动的定滑轮，两根细绳跨过定滑轮分别与两力传感器连接，在两细绳连接的结点O下方悬挂钩码，力传感器1、2的示数分别为F1、F2，调节两个定滑轮的位置可以改变两细绳间的夹角．实验中使用若干相同的钩码，每个钩码质量均为100 g，取g＝m/s2.(1)关于实验，下列说法正确的是________．A．实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内B．每次实验都必须保证结点位于O点C．实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向D．实验时还需要用一个力传感器单独测量悬挂于O点钩码的总重力(2)根据某次实验得到的数据，该同学已经按照力的图示的要求画出了F1、F2(如图乙)，请你作图得到F1、F2的合力F(只作图，不求大小)，并写出该合力不完全竖直的一种可能原因．____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________答案(1)AC(2)见解析图定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等(回答出一项合理答案即可)解析(1)实验开始前，需要调节木板使其位于竖直平面内，以保证钩码重力等于细绳的拉力，选项A正确；该装置不需要每次实验保证结点位于O点，选项B错误；实验时需要记录钩码数量、两力传感器的示数和三细绳的方向，选项C正确；因为每个钩码的重力已知，所以不需要测钩码总重力，选项D错误．(2)利用平行四边形定则作出F1和F2的合力F，如图所示，该合力方向不完全在竖直方向的可能原因是定滑轮有摩擦、木板未竖直放置等．4.有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重力相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验可能完成的是________(填正确答案前的字母)．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝5B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________(填选项前字母)．A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为________(填“甲”或“乙”)是正确的．答案(1)BCD(2)A(3)甲解析(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2(等号在反向或同向时取得)，因此B、C、D三项都是可以的．(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向．(3)F3的方向一定竖直向下，由于测量误差，F1和F2的合力方向可能偏离竖直方向，所以甲是正确的．5．(2023·浙江省丽水第二高级中学模拟)在“探究求合力的方法”的实验中：(1)小王同学采用图甲所示实验装置，在实验过程中需要记录的“结点”应该选择________(填“O”或“O′”)．某次实验时弹簧测力计的显示如图乙所示，则读数是________ N.(2)小李同学用两根完全相同的轻弹簧、一瓶矿泉水、智能手机等器材做实验．先用一根弹簧静止悬挂一瓶矿泉水，如图丙所示；然后用两根弹簧互成角度的悬挂同一瓶矿泉水，静止时用智能手机的测角功能分别测出AO、BO与竖直方向的夹角α、β，如图丁所示．对于本实验，下列说法或操作正确的是________．(选填选项前的字母)A．结点O的位置必须固定B．弹簧的劲度系数必须要已知C．必须要测量弹簧的伸长量D．矿泉水的质量对实验误差没有影响答案(1)O′(2)C解析(1)由题图可知，小王同学采用题图甲所示实验装置，在实验过程中需要记录的“结点”应该选择O′.弹簧测力计分度值为N，其读数为N；(2)实验中矿泉水的重力是定值，所以不必保证结点O的位置必须固定，故A错误；实验中，题图丙用来测量合力，题图丁用来测量两个分力，根据胡克定律，力的大小与弹簧伸长量成正比，力的大小可以用弹簧伸长量来表示，因此必须测量弹簧的伸长量，不必知道弹簧的劲度系数，故C正确，B错误；矿泉水的质量影响重力的大小，会影响弹簧测力计读数的精确度，故D错误．。
2024版《5年高考3年模拟》B版 专题2 相互作用 专题过关检测(含答案)
专题二相互作用专题检测题组(时间:80分钟满分:100分)一、选择题(每小题3分,共45分)1．空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，其重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O 的上方，保持横梁AO 水平，斜梁BO 跟横梁的夹角θ，横梁对O 点的拉力A F 沿OA 方向，斜梁对O 点的支持力B F 沿BO 方向，关于A F 与B F 的大小，下列说法正确的是（）A．A BF F =B．A B F F >C．若增大θ，A F 可能不变D．若增大θ，B F 一定减小2．如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（）A．靠水流的反冲力支撑壶体B．壶的重心一定在水流的延长线上C．水流越大，壶体会升得越高D．研究壶体受力时，不能把它当作质点3．如图，质量均为m 的小球A 和B 分别用轻质细线a b 、悬于O 点，A、B 用轻质细线c 连接。
给B 施加水平向右的拉力F ，静止时，细线a 与竖直方向夹角为30︒，细线b 与竖直方向的夹角为60︒，细线c 刚好水平，重力加速度为g ，则拉力F 的大小为（）A．233mg B．3mg4．如图，跨过轻质滑轮a、b的一根轻质细绳，一端接在天花板上，另一端与小物块L、倾角为30 的光滑斜面体上。
物块B用细线悬挂在滑轮细线均竖直。
A与B的质量分别为m、2mA．该过程中，B的机械能不变B．该过程中，地面对斜面体的摩擦力大小为C．A到达斜面中点的速率为16gl2mgA．T变小；N不变B．T变小；N变小C．T变大；N不变D．T变大；N变大6．有一种瓜子破壳器其简化截面如图所示，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破开瓜子壳。
瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子重力，不考虑瓜子的形状改变，不计摩擦，若保持A、B距离不变，则（）A．圆柱体A、B对瓜子压力的合力为零B．顶角θ越大，圆柱体A对瓜子的压力越小C．顶角θ越大，圆柱体A对瓜子的压力越大D．圆柱体A对瓜子的压力大小与顶角θ无关7．如图所示，不可伸长、质量不计的绳子两端分别固定在竖直杆PQ、MN上，杂技演员利用轻钩让自己悬挂在绳子上，不计轻钩与绳间的摩擦。
专题2力的相互作用(原卷版+解析)
专题2 力的相互作用一．选择题（共27小题）1．（2022•浙江）如图所示，一轻质晒衣架静置于水平地面上，水平横杆与四根相同的斜杆垂直，两斜杆夹角θ＝60°。
一重为G 的物体悬挂在横杆中点，则每根斜杆受到地面的（ ）A ．作用力为√33G B ．作用力为√36GC ．摩擦力为√34GD ．摩擦力为√38G2．（2022•浙江）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是（ ）A ．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡B ．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力C ．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力D ．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点3．（2022•浙江）如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U 形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（ ）A ．水桶自身重力的大小B ．水管每秒出水量的大小C ．水流对桶撞击力的大小D ．水桶与水整体的重心高低4．（2022•浙江）如图所示，水平放置的电子秤上有一磁性玩具，玩具由哑铃状物件P 和左端有玻璃挡板的凹形底座Q 构成，其重量分别为G P 和G Q 。
用手使P 的左端与玻璃挡板靠近时，感受到P 对手有靠向玻璃挡板的力，P 与挡板接触后放开手，P 处于“磁悬浮”状态（即P 和Q 的其余部分均不接触），P 与Q 间的磁力大小为F 。
下列说法正确的是（ ）A ．Q 对P 的磁力大小等于G PB ．P 对Q 的磁力方向竖直向下C ．Q 对电子秤的压力大小等于G Q +FD ．电子秤对Q 的支持力大小等于G P +G Q5．（2022•浙江）如图所示，学校门口水平地面上有一质量为m 的石墩，石墩与水平地面间的动摩擦因数为μ，工作人员用轻绳按图示方式匀速移动石墩时，两平行轻绳与水平面间的夹角均为θ，则下列说法正确的是（ ）A ．轻绳的合拉力大小为μmg cosθB ．轻绳的合拉力大小为μmgcosθ+μsinθC ．减小夹角θ，轻绳的合拉力一定减小D ．轻绳的合拉力最小时，地面对石墩的摩擦力也最小6．（2022•鹿城区校级模拟）如图，木板AB 上固定一垂直于板面的挡板，小球紧靠挡板静止在木板上，不计球与木板和挡板间的摩擦。
2024版《5年高考3年模拟》B版 专题2 相互作用 新高考版 训练册(含答案)
专题二相互作用五年高考基础题组1.(2022浙江6月选考,3,3分)如图所示,鱼儿摆尾击水跃出水面,吞食荷花花瓣的过程中,下列说法正确的是()A.鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡B.鱼儿摆尾出水时浮力大于重力C.鱼儿摆尾击水时受到水的作用力D.研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点答案C2.(2023江苏,7,4分)如图所示,“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处。
已知探测器质量为m,四条腿与竖直方向的夹角均为θ,月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16。
每条腿对月球表面压力的大小为()A.mg4B.mg4cοC.mg6cοD.mg24答案D3.(2022广东,1,4分)如图是可用来制作豆腐的石磨。
木柄AB静止时,连接AB的轻绳处于绷紧状态。
O点是三根轻绳的结点,F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小,F1=F2且∠AOB=60°。
下列关系式正确的是()A.F=F1B.F=2F1C.F=3F1D.F=3F1答案D4.(2023山东,2,3分)餐厅暖盘车的储盘装置示意图如图所示,三根完全相同的弹簧等间距竖直悬挂在水平固定圆环上,下端连接托盘。
托盘上叠放若干相同的盘子,取走一个盘子,稳定后余下的正好升高补平。
已知单个盘子的质量为300g,相邻两盘间距1.0cm,重力加速度大小取10m/s2。
弹簧始终在弹性限度内,每根弹簧的劲度系数为()A.10N/mB.100N/mC.200N/mD.300N/m答案B5.(2022重庆,1,4分)如图所示,吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具,在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。
若拉力大小与重力大小相等,方向水平向右,重力加速度为g,则擦窗工具所受摩擦力()A.大小等于mgB.大小等于2mgC.方向竖直向上D.方向水平向左答案B6.(2021广东,3,4分)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。
专题2 电和磁的关系
专题2电和磁的关系目录专题2电和磁的关系 (1)◆专题精析◆ (1)类型一磁场对电流的作用 (1)类型二影响通电导体在磁场中受力大小和方向的因素 (2)类型三直流电动机的构造和工作原理及能量转化 (3)类型四电磁感应现象及产生感应电流的条件 (4)类型五影响感应电流大小和方向的因素 (5)类型六交流发电机的构造和工作原理及能量转化 (6)◆培优训练◆ (721)◆专题精析◆类型一磁场对电流的作用【典例分析】一束带负电的电子流经过一暗盒附近，运动轨迹发生偏转，如图所示。
则暗盒中可能存在的物体为（）①磁铁②铅块③带正电荷的物体④带负电荷的物体A.①③B.②③C.②④D.只可能是③【答案】A【解析】电子的定向移动形成电流，而磁体对电流可以(由高中物理知识可知：磁场向与电流向平行时，磁场对电流设有力的作用)有力的作用，因此盒子里的物体可能是磁铁；又因为电子带负电，异种电荷间相互吸引，所以盒子里的物体也可能是带正电荷的物体。
【考点突破】(1)本题考查了两个相互作用；一是磁场对电流的相互作用；二是电荷间的相互作用。
(2)注意：此题很容易遗漏其中的某种相互作用。
【跟踪训练】一次科学探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到蹄形磁体中间，惊讶地发现灯丝在晃动。
关于这种现象，下列说法正确的是（）A.灯丝晃动是一种电流的磁现象B.灯丝晃动时受力平衡C.灯丝晃动是受到磁体的吸引作用D.灯丝晃动是磁场对通电线圈的作用【答案】D【解析】由题知，有电流通过的灯丝置于磁场中，灯丝发生了晃动，说明了通电导体在磁场中受到力的作用(即磁场对通电线圈有力的作用)，不是电流的磁效应，也不是受到磁体的吸引作用，故AC错误，D 正确；灯丝发生了晃动，运动方向不断发生变化，运动状态发生改变，受非平衡力的作用，故B错误。
类型二影响通电导体在磁场中受力大小和方向的因素【典例分析】如图所示，线圈abcd 位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力Ｆ的方向向上；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）A.方向向下B.方向向上C.为零，因为电源反接D.为零，因为电路一定是开路【答案】A【解析】如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段异线受磁场力F的方向向上；当K 改为与2接通时，磁场方向变，导体中电流方向相反，则ab段导线受磁场力方向相反，即向下。
物理习题(人教版)第二章相互作用第2讲摩擦力的综合分析
第2讲摩擦力的综合分析目标要求 1.会判断摩擦力的有无及方向，会计算摩擦力的大小.2.知道摩擦力的突变，会分析突变后摩擦力的方向及大小．考点一摩擦力的综合分析与计算1．静摩擦力有无及方向的判断“三法”(1)状态法根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的有无及方向．(2)牛顿第三定律法先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体受到的静摩擦力的方向．(3)假设法2．静摩擦力大小的分析与计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小．(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力提供加速度，则F f＝ma.若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合＝ma，先求合力再求静摩擦力．3．滑动摩擦力大小的分析与计算滑动摩擦力的大小用公式F f＝μF N来计算，应用此公式时要注意以下两点：(1)μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关；F N为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力．(2)滑动摩擦力略小于最大静摩擦力，一般情况下，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力近似相等．考向1静摩擦力的有无及方向判断例1(多选)如图所示，A、B、C三个物体质量相等，它们与传送带间的动摩擦因数也相同．三个物体随传送带一起匀速运动，运动方向如图中箭头所示．则下列说法正确的是()A．A物体受到的摩擦力方向向右B．B、C受到的摩擦力方向相同C．B、C受到的摩擦力方向相反D．若传送带突然加速，则A物体受到的摩擦力向右答案BD解析A物体与传送带一起匀速运动，它们之间无相对运动或相对运动趋势，即无摩擦力作用，故A错误；B、C两物体虽运动方向不同，但都处于平衡状态，由沿传送带方向所受合力为零可知，B、C两物体均受沿传送带方向向上的摩擦力作用，故B正确，C错误；若传送带突然加速，根据牛顿第二定律，可知A受到向右的摩擦力作用，故D正确．例2(多选)如图甲、乙所示，倾角为θ的斜面上放置一滑块M，在滑块M上放置物块m，M和m相对静止，一起沿斜面匀速下滑，下列说法正确的是()A．图甲中物块m受到摩擦力B．图乙中物块m受到摩擦力C．图甲中物块m受到水平向左的摩擦力D．图乙中物块m受到与斜面平行向上的摩擦力答案BD解析对题图甲：设物块m受到重力、支持力、摩擦力的作用，而重力与支持力平衡，若受到摩擦力作用，其方向与接触面相切，方向水平，则物块m受力将不平衡，与题中条件矛盾，故假设不成立，A、C错误；对题图乙：设物块m不受摩擦力，由于m匀速下滑，m必受力平衡，若m只受重力、支持力作用，由于支持力与接触面垂直，故重力、支持力不可能平衡，则假设不成立，由受力分析知：m受到与斜面平行向上的摩擦力，B、D正确．考向2摩擦力的综合分析和计算例3(2021·湖北省1月选考模拟·6)如图所示，矩形平板ABCD的AD边固定在水平面上，平板与水平面夹角为θ，AC 与AB 的夹角也为θ.质量为m 的物块在平行于平板的拉力作用下，沿AC 方向匀速运动．物块与平板间的动摩擦因数μ＝tan θ，重力加速度大小为g ，则拉力大小为( )A ．2mg sin θcos θ2B ．2mg sin θC ．2mg sin θ2D ．mg sin θcos θ2答案 A解析 对物块受力分析，如图甲、乙所示，重力沿斜面向下的分力为mg sin θ，支持力F N ＝mg cos θ，滑动摩擦力F f ＝μF N ＝mg sin θ，则拉力F ＝2mg sin θcos θ2，故A 正确．例4 如图所示，物体A 、B 置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为μ，物体A 、B 用一跨过光滑轻质动滑轮的细绳相连，现用逐渐增大的力斜向上提升滑轮，某时刻拉A 物体的绳子与水平面的夹角为53°，拉B 物体的绳子与水平面的夹角为37°，此时A 、B 两物体刚好处于平衡状态，则A 、B 两物体的质量之比m A m B为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°＝，cos 37°＝)( )A.4μ＋33μ＋4B.3μ＋44μ＋3C.4μ－33μ－4D.3μ－44μ－3答案 A解析 设绳中张力为F ，对A 由平衡条件可得F cos 53°＝μ(m A g －F sin 53°)，对B 由平衡条件可得F cos 37°＝μ(m B g －F sin 37°)，联立解得m A m B ＝4μ＋33μ＋4，选项A 正确．考点二摩擦力的突变问题分析摩擦力突变问题的方法1．在涉及摩擦力的情况中，题目中出现“最大”“最小”和“刚好”等关键词时，一般隐藏着摩擦力突变的临界问题．题意中某个物理量在变化过程中发生突变，可能导致摩擦力突变，则该物理量突变时的状态即为临界状态．2．存在静摩擦力的情景中，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态．3．确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析．考向1“静—静”突变物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变．例5(2023·福建三明市质检)如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A与小车均处于静止状态．若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则()A．物体A相对小车向右运动B．物体A受到的摩擦力减小C．物体A受到的摩擦力大小不变D．物体A受到的弹簧的拉力增大答案C解析由题意得，物体A与小车的上表面间的最大静摩擦力F fm≥5 N，当小车加速运动时，假设物体A与小车仍然相对静止，则物体A所受合力大小F合＝ma＝10 N，可知此时小车对物体A的摩擦力大小为5 N，方向向右，且为静摩擦力，所以假设成立，物体A受到的摩擦力大小不变，故A、B错误，C正确；弹簧长度不变，物体A受到的弹簧的拉力大小不变，故D错误．考向2“静—动”突变物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力．例6(多选)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一空沙桶(调节滑轮使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态．实验开始时，打开力传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则结合该图像，下列说法正确的是()A．可求出空沙桶的重力B．可求出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C．可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D．可判断第50 s后小车将做匀速直线运动(滑块仍在车上)答案ABC解析在t＝0时刻，力传感器显示拉力为2 N，则滑块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为2 N，由小车与空沙桶受力平衡，可知空沙桶的重力也等于2 N，A选项正确；t＝50 s时，静摩擦力达到最大值，即最大静摩擦力为N，同时小车启动，说明沙子与沙桶总重力等于N，此时静摩擦力突变为滑动摩擦力，滑动摩擦力大小为3 N，B、C选项正确；此后由于沙子和沙桶总重力N大于滑动摩擦力3 N，故第50 s后小车将做匀加速直线运动，D选项错误．考向3“动—静”突变在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力．例7如图所示，斜面体固定在地面上，倾角为θ＝37°(sin 37°＝，cos 37°＝)．质量为1 kg 的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为)，则该滑块所受摩擦力F f随时间变化的图像是选项图中的(取初速度v0的方向为正方向，g＝10 m/s2)()答案B解析滑块上滑过程中受滑动摩擦力，F f＝μF N，F N＝mg cos θ，联立得F f＝N，方向沿斜面向下．当滑块的速度减为零后，由于重力的分力mg sin θ＜μmg cos θ，滑块静止，滑块受到的摩擦力为静摩擦力，由平衡条件得F f′＝mg sin θ，代入数据可得F f′＝6 N，方向沿斜面向上，故选项B正确．考向4“动—动”突变物体在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将继续受滑动摩擦力作用，但其方向发生改变．例8(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面间的夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tan θ，选沿传送带向下为正方向，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是()答案BD解析当小木块速度小于传送带速度时，小木块相对于传送带向上滑动，小木块受到的滑动摩擦力沿传送带向下，加速度a＝g sin θ＋μg cos θ；当小木块速度与传送带速度相同时，由于μ<tan θ，即μmg cos θ<mg sin θ，所以速度能够继续增大，此时滑动摩擦力的大小不变，而方向突变为向上，且a＝g sin θ－μg cos θ，加速度变小，则v－t图像的斜率变小，所以B、D正确．摩擦力突变问题注意事项1．静摩擦力是被动力，其大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值．存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值．2．滑动摩擦力的突变问题：滑动摩擦力的大小与接触面的动摩擦因数和接触面受到的压力均成正比，发生相对运动的物体，如果接触面的动摩擦因数发生变化或接触面受到的压力发生变化，则滑动摩擦力就会发生变化．3．研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质发生变化的分界点．课时精练1.如图，手握一个水瓶，处于倾斜静止状态，以下说法正确的是()A．松手时瓶容易滑下，是因为手和瓶之间的动摩擦因数变小B．增大手的握力，瓶更难下滑，是因为瓶受到的摩擦力增大C．保持瓶静止时的倾斜程度不变，增大握力，手对瓶的摩擦力不变D．手握瓶竖直静止时与倾斜静止时，瓶受到的摩擦力大小相等答案C解析松手时瓶容易滑下，是因为手和瓶之间的最大静摩擦力减小，接触面的粗糙程度没有变化，动摩擦因数不变化，A错误；倾斜静止时，如图甲，增大手的握力，只要瓶子不下滑，则F f＝mg cos θ，当增大手的握力时只是增大了最大静摩擦力，静摩擦力并没有变化，B错误，C正确；手握瓶竖直静止时，如图乙，则F f′＝mg，倾斜静止时F f＝mg cos θ，故竖直静止时瓶受到的摩擦力大于倾斜静止时瓶受到的摩擦力，D错误．2.如图所示，一同学站在木板上用力向右推木箱，该同学的脚与木板之间没有相对运动．若地面与木板、木箱之间均是粗糙的，下列说法正确的是()A．若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱没有摩擦力B．若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的摩擦力方向向右，对木箱的摩擦力方向向左C．若木板、木箱均静止，地面对木箱和木板均没有摩擦力D．若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的摩擦力方向向左，对木箱的摩擦力方向向右答案B解析若木箱静止，木板向左运动，则地面对木板的滑动摩擦力方向向右，对木箱有向左的静摩擦力，选项A错误；若木板静止，木箱向右运动，则地面对木板的静摩擦力方向向右，对木箱的滑动摩擦力方向向左，选项B正确；若木板、木箱均静止，地面对木箱有向左的静摩擦力，地面对木板有向右的静摩擦力，选项C错误；若木箱向右运动，木板向左运动，则地面对木板的滑动摩擦力方向向右，对木箱的滑动摩擦力方向向左，选项D错误．3.(2023·安徽六安市质检)如图所示，一长木板倾斜地固定在水平面上，倾角为θ，将一定质量的物体放在长木板上，物体刚好处于静止状态，已知物体与长木板之间的动摩擦因数为μ，假设物体与长木板之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．则下列说法正确的是()A．物体与长木板之间的动摩擦因数μ<tan θB．如果在物体上施加竖直向下的力，则物体将沿斜面向下加速运动C．如果在物体上施加沿长木板向上的力，则物体所受的摩擦力大小可能不变D．如果在物体上施加沿长木板向上的力，则物体一定沿长木板向上运动答案C解析由于物体刚好静止在倾斜木板上，则物体受到的静摩擦力为最大静摩擦力，对物体受力分析，根据平衡条件有mg sin θ＝μmg cos θ，解得μ＝tan θ，A错误；对物体施加一个竖直向下的外力F，相当于增大物体的重力，由于物体平衡时需要的条件与重力无关，所以物体仍保持静止状态，B错误；对物体施加一个沿长木板向上的外力F，如果F＝2mg sin θ，则物体受到的静摩擦力大小为mg sin θ，则物体所受的摩擦力大小没有发生改变，只是方向变为了沿斜面向下，物体仍在长木板上保持静止，C正确，D错误．4．(2023·山东日照市高三月考)长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角θ变大)，另一端不动，如图甲所示，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力F f随角度θ的变化图像如图乙所示．重力加速度为g，下列判断正确的是()A．木块与木板间的动摩擦因数μ＝tan θ1B．木块与木板间的动摩擦因数μ＝F f2mg cos θ1C．木板与地面的夹角为θ2时，木块做自由落体运动D．木板由θ1转到θ2的过程中，木块的速度变化越来越快答案D解析由题图可知，当木板与地面的夹角为θ1时，木块刚刚开始滑动，木块重力沿木板向下的分力等于F f2，则F f2＝mg sin θ1，刚滑动时有F f1＝μmg cos θ1，则μ＝F f1mg cos θ1，由题图知F f1<F f2，即μmg cos θ1<mg sin θ1，解得μ<tan θ1，故选项A、B错误；当木板与地面的夹角为θ2时，木块受到的摩擦力为零，则木块只受重力作用，但此时速度不为零，木块不做自由落体运动，做初速度不为零、加速度为g的匀加速运动，故选项C错误；对木块，根据牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，则a ＝g sin θ－μg cos θ，则木板由θ1转到θ2的过程中，随着θ的增大，木块的加速度a 增大，即速度变化越来越快，故选项D 正确．5.如图所示，物块A 放在倾斜的木板上，木板的倾角α分别为30°和45°时物块所受摩擦力的大小恰好相等，则物块与木板间的动摩擦因数为( )A.12B.32C.22D.52答案 C解析 由题意可以判断，木板的倾角α为30°时物块静止，所受摩擦力为静摩擦力，由沿斜面方向二力平衡可知，其大小为mg sin 30°；木板的倾角α为45°时物块滑动，所受摩擦力为滑动摩擦力，大小为μmg cos 45°，由二者相等可得物块与木板间的动摩擦因数为μ＝22，故选C.6.如图所示，一箱子放在水平地面上，现对箱子施加一斜向上的拉力F ，保持拉力的方向不变，在拉力F 的大小由零逐渐增大的过程中．关于摩擦力F f 的大小随拉力F 的变化关系，下列选项图可能正确的是( )答案 B解析 设F 与水平方向的夹角为θ，木箱处于静止状态时，根据平衡条件得，木箱所受的静摩擦力为F f ＝F cos θ，F 增大，F f 增大；当拉力达到一定值时，箱子运动瞬间，静摩擦力变为滑动摩擦力，由于最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，故摩擦力有个突然减小的过程；木箱运动时，所受的支持力F N＝G－F sin θ，F增大，F N减小，此时木箱受到的是滑动摩擦力，大小为F f＝μF N，F N减小，则F f减小，故B正确，A、C、D错误．7.(多选)图示为工人用砖夹搬运砖块的示意图．若工人搬运四块形状相同且重力均为G的砖，当砖处于竖直静止状态时，下列说法正确的是()A．3对2的摩擦力为零B．2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向上C．工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，四块砖对砖夹的摩擦力不变D．工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，3对4的摩擦力增大答案AC解析以四块砖整体为研究对象，根据力的平衡条件和对称性可知，左、右砖夹对四块砖整体的摩擦力大小均为2G，对1和2整体受力分析，竖直方向上受到2G的重力和大小为2G、方向竖直向上的摩擦力而平衡，则3对2的摩擦力为零，A正确；对1砖受力分析，受到大小为G的重力，左侧砖夹竖直向上、大小为2G的摩擦力，则2对1的摩擦力大小为G，方向竖直向下，B错误；工人对砖夹的力增大，砖夹对砖的水平压力增大，砖夹对四块砖的摩擦力与四块砖的重力平衡，即大小为4G，砖对砖夹的摩擦力与水平压力无关，C正确；3对4的摩擦力方向竖直向下，大小为G，与水平压力无关，D错误．8.(多选)如图所示，用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动，从t＝0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小，到t1时刻，F减小为零．物体所受的摩擦力F f随时间t变化的图像可能是()答案AD解析 由题意可知，开始物体做匀速运动，从t ＝0时刻，拉力F 开始均匀减小，t 1时刻拉力减小为零，出现的摩擦力有两种可能，一种是当拉力为零时，物体仍在滑动，则受到的一直是滑动摩擦力，即大小不变，A 正确；另一种是当拉力为零前，物体已静止，则物体先受到滑动摩擦力，后受到静摩擦力，滑动摩擦力大小不变，而静摩擦力的大小与拉力相等，而此时拉力小于滑动摩擦力大小，D 正确，B 、C 错误．9.(多选)如图所示，斜面体固定在水平地面上，一物块静止在斜面上，物块上端连接一轻弹簧，现用沿斜面向上、大小为F ＝kt 的拉力拉轻弹簧的上端，则弹簧的弹力F ′、物块受到的摩擦力F f 随时间变化的图像正确的是(时间足够长，斜面足够长，设沿斜面向上为正方向，物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )答案 AD解析 弹簧的弹力始终等于拉力F ，即F ′＝kt ，故A 正确，B 错误；物块开始受到的是静摩擦力，且大小为mg sin α，方向向上，在拉力F 增大的过程中，静摩擦力的变化满足F ＋F f ＝mg sin α，随着F 的增大，静摩擦力先向上均匀减小到零，再向下均匀增大，当增大到等于最大静摩擦力时，再增大拉力，静摩擦力变为滑动摩擦力，之后大小就保持恒定，故C 错误，D 正确．10.(多选)如图所示，一质量为m 的物块静止在倾角θ＝60°的粗糙斜面上，用一个与斜面底边平行的力F ＝mg 2(g 为重力加速度)作用在物块上，该物块仍保持静止，则下列说法正确的是( )A．该物块受到的摩擦力大小为32mgB．该物块受到的摩擦力大小为mgC．若撤掉该外力F，此物块可能发生滑动D．若撤掉该外力F，此物块仍静止不动答案BD解析对物块受力分析，可以简化成如图所示的受力分析，根据平衡条件，则有F f＝(12mg)2＋(32mg)2＝mg，故A错误，B正确；当撤去外力之后，只需要沿斜面向上且大小为32mg的摩擦力就可以平衡，故此物块仍静止不动，故C错误，D正确．11．(2023·山东济宁市高三月考)黑板擦在手施加的恒定推力F作用下匀速擦拭黑板，已知黑板擦与竖直黑板间的动摩擦因数为μ，不计黑板擦的重力．则黑板擦所受的摩擦力大小是()A.F1－μ2B.μF1＋μ2C.F1＋μ2D.μF1－μ2答案B解析设黑板擦与黑板间的弹力大小为F N，摩擦力大小为F f，黑板擦受力平衡，由三角形定则及勾股定理可得F2＝F N2＋F f2，滑动摩擦力F f＝μF N联立可得F f＝μF1＋μ2，故A、C、D错误，B正确．12.一长方形木板放置在水平地面上，在长方形木板的上方有一条状竖直挡板，挡板的两端固定于水平地面上，挡板与木板不接触．现有一个方形物块在木板上沿挡板以速度v运动，同时长方形木板以大小相等的速度向左运动，木板的运动方向与竖直挡板垂直，已知物块跟竖直挡板和水平木板间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物块的质量为m ，重力加速度为g ，则竖直挡板对物块的摩擦力大小为( )A ．0 B.22μ1μ2mg C.12μ1μ2mg D.2μ1μ2mg 答案 B解析 物块沿运动方向受挡板的摩擦力大小为F f1＝μ1F N ，因物块沿挡板运动的速度的大小等于木板运动的速度的大小，故物块相对木板的速度方向与挡板成45°角，物块受木板的摩擦力大小为F f2＝μ2mg ，其方向与挡板成45°角，如图，则物块与挡板之间的正压力F N ＝μ2mg sin 45°＝22μ2mg ，故挡板对物块的摩擦力大小为F f1＝μ1F N ＝22μ1μ2mg ，故B 正确．。
2电荷间相互作用规律讲述
2电荷间相互作用规律讲述电荷间相互作用是电磁力在电荷之间的作用。
所有的电荷都带有电场，它们会相互作用并且受到电磁力的影响。
电荷间的相互作用遵循库仑定律，即两个电荷之间的电磁力与它们之间的距离和大小成正比，两个电荷之间的电磁力越强，它们之间的距离越近，而且它们之间的电荷量越大。
电荷间的相互作用包括静电力、电场和电势等。
静电力是电荷间相互作用的一种形式，是由于电荷之间的相互排斥或吸引而产生的力。
两个相同电荷之间的静电力是排斥力，两个异种电荷之间的静电力是吸引力。
静电力是与电荷量的大小和距离的平方成反比的，即库仑定律描述了静电力与电荷之间的关系，公式为F=k·，q1·q2，/r^2，其中F是电荷之间的静电力，q1和q2分别是两个电荷的大小，r是两个电荷之间的距离，k是一个常数，称为库仑常数，其数值为9x10^9N·m^2/C^2电场是电荷周围的一种空间，它是由电荷产生的，可以给电荷施加力。
电场的大小和方向取决于周围的电荷，电场是一个矢量场，其大小是电场的强度，用E表示，方向与电场线方向相同。
电场线是一条从一个正电荷指向负电荷的线，指出了在电场中电荷运动的方向。
电场力是电场中的电荷受到的力，其大小等于电场强度与电荷量的乘积，公式为F=qE，其中F是电场力，q是电荷量，E是电场强度。
电势是描述电场状态的物理量，是单位正电荷在电场中的能量。
电势是标量量，用V表示，电势的大小与电荷在电场中所受力的大小成正比，电势的单位是伏特。
电荷在电场中沿着电场线移动的方向，会发生电势能的变化，电势能随电场中的电荷量和距离的平方的变化而变化，电势能的公式为V=k·q/r，其中V是电势，q是电荷量，r是电荷到电荷所在位置的距离，k是电场常数。
电荷间相互作用在我们日常生活中有许多应用。
例如，静电吸附可以用来去除电子器件或纺织品上的尘埃，电力系统中的电荷间相互作用可以使电能转化为热能等。
电荷间相互作用还在科学研究和工程应用中有着广泛的应用，例如在电子工程、生物学和地球科学等领域。
1_专题二 相互作用(资料包word版)
专题二相互作用1.(2022山东潍坊一模,2)如图甲所示为被称作“雪游龙”的国家雪车雪橇中心,2022年北京冬奥会期间,该场馆承担雪车、钢架雪车、雪橇三个项目的全部比赛。
图乙为运动员从侧壁冰面过“雪游龙”独具特色的360°回旋弯道的场景,在某段滑行中运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,则此段运动过程中( )甲乙A.雪车和运动员所受合外力为零B.雪车受到冰面斜向上的摩擦力C.雪车受到冰面的摩擦力方向与其运动方向相反D.运动员所受雪车的支持力小于自身重力答案 C 雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,处于非平衡状态,所受合外力不为零,A错误;雪车受到的摩擦力是滑动摩擦力,与相对冰面运动方向相反,故受到的摩擦力方向与其运动方向相反,B错误,C正确;雪车和运动员沿倾斜侧壁在水平面内做匀速圆周运动,运动员所受到的合外力指向轨迹圆心,故所受雪车的支持力大于自身重力,D错误。
2.(2022山东潍坊二模,5)如图所示,质量m b=2 kg的小物块b置于倾角为θ=30°的斜面体c上,通过绝缘细绳跨过光滑的定滑轮与带正电荷Q M=1×10-6 C的小球M连接,左侧细绳与斜面平行,带负电荷Q N=-√32×10-6 C的小球N用绝缘细绳悬挂于P点,两小球的质量相等。
初始时刻,连接小球M的一段细绳与竖直方向的夹角α=60°且两小球之间的距离d=3 cm。
设两带电小球在缓慢漏电的过程中,两球心始终处于同一水平面,且b、c都静止,放电结束后滑块b恰好没滑动,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,g取10 m/s2。
下列说法正确的是( )A.初始状态,地面对斜面体c的摩擦力大小为5√3NB.放电过程中,小物块b对斜面体c的摩擦力不一定变大C.地面对斜面体c的支持力先变小后变大D.小物块b和斜面体c之间的动摩擦因数为√33答案 A 由题意可得,初始状态,地面对斜面体c的摩擦力大小为f=T cos 30°,对小球M受力分析得T sin60°=F,其中F=k Q M Q Nd2=9×109×10-6×√32×10-6(0.03)2N=5√3N,联立解得f=5√3N,故A正确;设小球M的质量为m,放电过程中,两小球之间的库仑力F减小,对小球M受力分析得T cos α=mg,mg tan α=F,则随着库仑力F减小,夹角α减小,拉力T减小,且开始时α=60°,可求得M小球的质量为0.5 kg,绳子拉力T=10 N,对物块b受力分析知m b g sin θ=T,即开始时,斜面体对物块b的摩擦力为零,随着拉力减小,斜面体对物块b的摩擦力沿斜面向上,且有m b g sin θ=T+f c ,可见,随着拉力T 减小,斜面体对物块b 的摩擦力一定增大,故B 错误;设b 、c 整体质量为m bc ,则对bc 整体受力分析得F N +T sin θ=m bc g,可见,随着拉力减小,地面对斜面体c 的支持力F N 一直变大,故C 错误;由题意知,放电结束后绳子拉力大小等于小球M 的重力,且滑块b 恰好没滑动,则对b 受力分析得m b g sin θ=mg+μm b g cos θ,解得μ=√36,故D 错误。
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2-1
（2019全国卷3,16,6分）用卡车运输质量为m 的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。
两斜面I 、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。
重力加速度为g 。
当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面I 、Ⅱ压力的大小分别为F 1、F 2，则
A. 1233==F mg F mg ，
B. 1233=
=F mg F mg ， C. 1213==2F mg F mg ， D. 1231==2F mg F mg ， 【答案】D
【解析】对圆筒进行受力分析知圆筒处于三力平衡状态，受力分析如图，由几何关系可知，
1cos30F mg '=︒，2sin30F mg '=︒ 。
解得132
F mg '=，212F mg '= 由牛顿第三定律知1231,2
F mg F mg ==，故D 正确。
2-2
（2019天津，2,6分）2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。
为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索（所有钢索均处在同一竖直面内）斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A. 增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B. 为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度
C. 索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下
D. 为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布
【答案】C
【解析】以桥身为研究对象，钢索对桥身的拉力的合力与桥身的重力等大反向，则钢索对索塔的向下的压力数值上等于桥身的重力，增加钢索的数量钢索对索塔的向下的压力数值不变，故A 错误；由图甲可知2cos T Mg α=，当索塔高度降低后，α变大，cos α 变小，故T 变大，故B 错误；由B 的分析可知，当钢索对称分布时，2cos T Mg α=，钢索对索塔的合力竖直向下，故C 正确；受力分析如图乙，由正弦定理可知，只要
sin sin AC AB F F αβ
= ，钢索AC 、AB 的拉力F AC 、F AB 进行合成，合力竖直向下，钢索不一定要对称分布，故D 错误。
2-3
（2019全国2,16,6分）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30o 的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。
已知物块与斜面之间的动摩擦因数为3/3，重力加速度取10m/s 2。
若轻绳能
承受的最大张力为1500N ，则物块的质量最大为
A.150kg
B.1003kg
C.200kg
D.2003kg
【答案】A
【解析】本题考察平衡问题，难度不大，重点在于建模。
算法如下：如图（略），受力分析，然后根据平衡关系，列方程为：o
o mg mg F 30cos 30sin μ+=，又因为绳能承受的最大拉力为1500N ，带入求得质量为150kg 。
所以直接选择A 即可。
2-4
（2019全国1，19,6分）如图，一粗糙斜面固定在地面上，斜面顶端装有一光滑定滑轮。
一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块N 。
另一端与斜面上的物块M 相连，系统处于静止状态。
现用水平向左的拉力缓慢拉动N ，直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°。
已知M 始终保持静止，则在此过程中
A. 水平拉力的大小可能保持不变
B. M 所受细绳的拉力大小一定一直增加
C. M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加
D. M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加
【答案】BD
【解析】如图所示，以物块N 为研究对象，它在水平向左拉力F 作用下，缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中，水平拉力F 逐渐增大，绳子拉力T 逐渐增大；对M 受力分析可知，若起初M 受到的摩擦力f 沿斜面向下，则随着绳子拉力T 的增加，则摩擦力f 也逐渐增大；若起初M 受到的摩擦力f 沿斜面向上，则随着绳子拉力T 的增加，摩擦力f 可能先减小后增加。
故本题选BD 。
2-5
（2019江苏，2,3分）如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右．细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T ，则风对气球作用力的大小为
A. sin T α
B. cos T α
C. T sin α
D. T cos α
【答案】C
【解析】对气球受力分析，由水平方向平衡条件可得：sin F T 风α=，故C 正确。