鲁科版高中物理必修第一册第4章力与平衡素养提升含答案 试卷

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第4章 力与平衡 　考点1　受力分析的注意事项(难度☆☆☆) 1.明确研究对象: 研究对象可以是质点、结点、单个物体或多个物体组成的系统。 2.按顺序分析物体所受的力: 一般按照重力、弹力、摩擦力、一般外力的顺序分析比较好。弹力和摩擦力都属于接触力,看研究对象与其他接触物体有几个接触面或接触点,每个接触面对研究对象都可能产生两个接触力,应根据弹力和摩擦力的判断方法逐一排查。 3.只分析根据性质命名的力: 只分析根据性质命名的力,如重力、弹力、摩擦力; 不分析根据效果命名的力,如下滑力、动力、阻力、向心力等。 4.只分析研究对象所受的力: 研究物体A的受力时,只分析“甲对A”“乙对A”“丙对A”…的力,不分析“A对甲”“A对乙”“A对丙”…的力。也不要把作用在其他物体上的力,错误的认为通过力的传递而作用在研究对象上。 5.每分析一个受力,都应找出施力物体。 在分析物体的受力时,我们只关注物体受到的力,但并不意味着施力物体不存在,找不出施力物体的力是不存在的。这种方法是防止“多力”的有效措施之一。 　考点2　受力分析的方法(难度☆☆☆) 提醒:整体法和隔离法并不是对立的, 要从具体问题的实际情况中,灵活选取研究对象,恰当地将隔离法和整体法结合使用。 1.如图,两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上,一细线穿过两轻环,其两端各系一质量为m的小球,在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时,a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦,小物块的质量为 (　　) A.　　　B.m　　　C.m　　　D.2m 【解析】选C。如图所示,一条细线上的张力大小相等,故有T=mg,小物块受到的两条细线的拉力大小相等,轻环a和b处于平衡状态,所以沿圆弧切线方向合外力为0,对a进行分析,绳关于aO对称,∠aOb=60°,由几何关系得∠aO′b为120°,故受到的合力等于mg,因为小物块受到细线的拉力和重力作用,且处于平衡状态,故拉力的合力等于小物块的重力,所以小物块的质量为m,故C正确,A、B、D错误。 2.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N和摩擦力f正确的是(　　) A.N=m1g+m2g-Fsinθ B.N=m1g+m2g-Fcosθ C.f= D.f=Fsinθ 【解析】选A。对整体分析,在竖直方向上有:Fsinθ+N=(m1+m2)g,则:N=m1g+m2g-Fsinθ,在水平方向上有:f=Fcosθ,故A正确,B、C、D错误。 【加固训练】 　　(多选)如图所示,甲、乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静止于倾角为θ的粗糙斜面体上,斜面体始终保持静止,则下列判断正确的是 (　　) A.物体甲一定受到4个力的作用 B.物体甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下 C.物体乙所受的摩擦力不可能为零 D.水平面对斜面体无摩擦力作用 【解析】选C、D。若压缩的弹簧对甲向上的弹力大小恰好等于甲的重力沿斜面向下的分力,则甲只受三个力作用,A、B错误;因弹簧对乙有沿斜面向下的弹力,乙的重力也有沿斜面向下的分力,故乙一定具有向下运动的趋势,乙一定受到沿斜面向上的摩擦力作用,C正确;取甲、乙和斜面为一整体分析受力,由水平方向合力为零可得,水平面对斜面体无摩擦力作用,D正确。 　考点1　解决共点力平衡问题的四种方法(难度☆☆☆☆) 　考点2　平衡中的临界和极值问题(难度☆☆☆☆) 1.如图所示,水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点,长为L=2 m的轻绳一端固定于直杆P点,另一端固定于墙上O点正下方的Q点,OP长为d=1.2 m,重为8 N的钩码由光滑挂钩挂在轻绳上处于静止状态,则轻绳的弹力大小为 (　　) A.10 N　　　B.8 N　　　C.6 N　　　D.5 N 【解析】选D。设挂钩所在处为N点,延长PN交墙于M点,如图所示: 同一条绳子拉力相等,根据对称性可知两边的绳子与竖直方向的夹角相等,设为α,则根据几何关系可知NQ=MN,即PM等于绳长;根据几何关系可得:sinα===0.6,则α=37° 根据平衡条件可得:2Tcosα=mg。解得:T=5 N,故D正确,A、B、C错误。 2.如图所示,光滑的半球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止。现缓慢地拉绳,在使小球沿球面由A到半球的顶点B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况是 (　　) A.N变大,T变小 B.N变小,T变大 C.N变小,T先变小后变大 D.N不变,T变小 【解析】选D。以小球为研究对象,分析小球受力情况:重力G,轻绳的拉力T和半球面的支持力N,作出N、T的合力F,由平衡条件得知F=G。 由△NFA∽△AO1O得==得到 N=G ,T=G 由题缓慢地将小球从A点拉到B点过程中,O1O、AO不变,O1A变小,可见T变小;N不变。故D正确,A、B、C错误。 【加固训练】 　　如图,一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上,其一面与风速垂直,当风速为v0时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力F∝Sv2,其中v为风速,S为物块迎风面积。当风速变为2v0时,刚好能推动用同一材料做成的另一正方体物块,则该物块的质量为 (　　) A.4m　　B.8m　　C.32m　　D.64m 【解析】选D。根据题意知F=kSv2,其中k为常量,根据水平方向二力平衡有μmg=kSv2,设物块的密度为ρ,正方体物块的边长为L,则m=ρL3,S=L2,得μmg=k(v2,即m∝v6,根据比值法,当风速为2v0时,该物块的质量为64m,选项D正确,A、B、C错误。 物理 观念情境模型建构方法静态 平衡物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反合成法物体受三个共点力的作用而平衡,将其一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件效果分 解法物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组都满足平衡条件正交分 解法动态 平衡物体受到三个力作用,一个力不变,另外两个力方向发生变化,且满足平衡条件图解法问题 类型情境建构模型分析方法临界 问题①轻绳恰好断开 ②刚好固定在某点涉及当某物理量发生变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体的平衡状态恰好出现的问题假设法 解析法 图解法极值 问题①某力不能超过 ②两物体恰好脱离涉及在力的变化过程中的最大值或最小值的问题