2022年高中物理——受力分析专题习题及答案 .docx
精品_精品资料_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,假设 A、B 与水平的面的动摩擦系数都是,用水平力F 推 A,使 A、B 一起加速运动,求: 1A、B 间的相互作用力2为维护 A、B 间不发生相对滑动,力F 的取值范畴.分析与解 :A 在 F 的作用下,有沿 A、B 间斜面对上运动的趋势,据题意,为维护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.此题在求 A、B 间相互作用力 N和 B 受到的摩擦力f 2 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, f 1=0因此有: Ncos=m1g 1 ,F-Nsin =m1a 2由1 式得 A、B 间相互作用力为: N=m1g/cos 2对 B 受力分析如图6-2 b所示,就: N2=m2g+Ncos 3 , f2= N2 4将1 、3 代入 4 式得: f 2= m1+ m2g取 A、B 组成的系统,有:F-f 2=m1+ m2a 5由1 、2 、5 式解得: F=m1gm1+ m2tg - /m 2故 A、B 不发生相对滑动时F 的取值范畴为: 0 F m1gm1+ m2tg - /m 2例 2 如图 1-1 所示,长为 5 米的细绳的两端分别系于直立在的面上相距为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.平稳时,绳中张力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_T=分析与解 :此题为三力平稳问题.其基本思路为: 选对象 、分析力 、画力图 、列方程 .对平稳问题,依据题目所给条件,往往可采纳不同的方法,如 正交分解法 、相像三角形 等.所以,此题有多种解法.解法一:选挂钩为讨论对象,其受力如图 1-2 所示设细绳与水平夹角为 ,由平稳条件可知: 2TSin =F,其中 F=12 牛将绳延长,由图中几何条件得: Sin =3/5 ,就代入上式可得 T=10 牛.解法二:挂钩受三个力,由平稳条件可知:两个拉力大小相等均为T的合力 F与F 大小相等方向相反.以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形.如图1-2 所示,其中力的三角形 OEG与 ADC相像,就:得:牛.心得 :挂钩在细绳上移到一个新位置,挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等,细绳的张力仍不变.例 3如图 2 12,m和 M保持相对静止,一起沿倾角为 的光滑斜面下滑,就M和m间的摩擦力大小是多少?错解:以 m为讨论对象,如图 2 13 物体受重力 mg、支持力 N、摩擦力 f ,如图建立坐标有再以 mN 为讨论对象分析受力,如图2 14, m Mg·sin = M ma 据式,解得f=0所以 m与 M间无摩擦力.分析与解 :造成错解主要是没有好的解题习惯,只是盲目的仿照,好像解题步骤不少,但思维没有跟上. 要分析摩擦力就要找接触面,摩擦力方向肯定与接触面相切,这一步是堵可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_住错误的起点. 犯以上错误的客观缘由是思维定势,一见斜面摩擦力就沿斜面方向.归结仍是对物理过程分析不清.解答:由于 m和 M保持相对静止,所以可以将m M整体视为讨论对象.受力,如图 2 14,受重力 M十 mg、支持力 N如图建立坐标,依据牛顿其次定律列方程x:M+ngsin =M+ma 解得 a=gsin 沿斜面对下.由于要求m和 M间的相互作用力,再以m为讨论对象,受力如图2 15.依据牛顿其次定律列方程由于 m, M的加速度是沿斜面方向.需将其分解为水平方向和竖直方向如图2 16.由式,解得f=mgsin · cos方向沿水平方向 m受向左的摩擦力, M受向右的摩擦力.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 4如图 2-25 天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球.两小球均保持静止.当突然剪断细绳时,上面小球A 与下面小球 B 的加速度为A. a1=ga 2=gB. a1=ga 2=gC a1=2ga 2=0D a1=0a 2=g错解:剪断细绳时,以 A+B 为讨论对象,系统只受重力,所以加速度为g,所以 A,B球的加速度为g.应选 A.分析与解 :显现上述错解的缘由是讨论对象的挑选不正确.由于剪断绳时,A,B 球具有不同的加速度,不能做为整体讨论.解答:分别以A, B 为讨论对象,做剪断前和剪断时的受力分析.剪断前A,B 静止.如图 2-26 ,A 球受三个力, 拉力 T、重力 mg和弹力 F.B 球受三个力, 重力 mg和弹簧拉力 FA 球: T-mg-F=0B 球: F -mg=0由式,解得 T=2mg, F=mg剪断时, A 球受两个力, 由于绳无弹性剪断瞬时拉力不存在,而弹簧有形米, 瞬时外形不行转变,弹力仍存在.如图2-27 , A 球受重力 mg、弹簧给的弹力 F.同理 B 球受重力 mg 和弹力 F.A 球: -mg-F=maA B 球: F -mg=maB 由式解得 aA=-2g 方向向下由式解得 aB=0故 C 选项正确.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_心得:1牛顿其次定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系.合外力不变,加速度不变.合外力瞬时转变,加速度瞬时转变.此题中A 球剪断瞬时合外力变化,加速度就由0变为 2g,而 B 球剪断瞬时合外力没变,加速度不变.例 5 如图 3-1 所示的传送皮带,其水平部分ab=2 米, bc=4 米, bc 与水平面的夹角=37°, 一小物体 A 与传送皮带的滑动摩擦系数=0.25 ,皮带沿图示方向运动, 速率为 2 米/ 秒.假设把物体 A 轻轻放到 a 点处, 它将被皮带送到c 点, 且物体 A 始终没有脱离皮带. 求物体 A 从 a 点被传送到 c 点所用的时间.分析与解 :物体 A 轻放到 a 点处,它对传送带的相对运动向后,传送带对A 的滑动摩擦力向前, 就 A作初速为零的匀加速运动直到与传送带速度相同.设此段时间为t 1 ,就:2a1=g=0.25x10=/秒t=v/a 1设 A 匀加速运动时间内位移为S1 ,就:2设物体 A 在水平传送带上作匀速运动时间为t 2,就设物体 A 在 bc 段运动时间为 t 3,加速度为 a2 ,就:a2=g*Sin37 ° - gCos37° =10x0.6-0.25x10x0.8=4米/ 秒解得: t 3=1 秒 t 3=-2 秒舍去所以物体 A 从 a 点被传送到 c 点所用的时间 t=t 1+t 2+t 3=0.8+0.6+1=2.4秒.例 6 如图 2-1 所示,轻质长绳水平的跨在相距为2L 的两个小定滑轮 A、B 上,质量为m的物块悬挂在绳上O 点,O与 A、B 两滑轮的距离相等. 在轻绳两端C、D 分别施加竖直向下的恒力F=mg.先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、 D两端的拉力 F 不变.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1当物块下落距离h 为多大时,物块的加速度为零?2在物块下落上述距离的过程中,克服C 端恒力 F 做功 W为多少?3求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离 H?分析与解 :物块向下先作加速运动,随着物块的下落,两绳间的夹角逐步减小.由于绳子对物块的拉力大小不变,恒等于F,所以随着两绳间的夹角减小,两绳对物块拉力的合力将逐步增大,物块所受合力逐步减小,向下加速度逐步减小. 当物块的合外力为零时,速度到达最大值.之后, 由于两绳间夹角连续减小,物块所受合外力竖直向上,且逐步增大, 物块将作加速度逐步增大的减速运动.当物块下降速度减为零时,物块竖直下落的距离到达最大值H.当物块的加速度为零时,由共点力平稳条件可求出相应的 角,再由 角求出相应的距离h,进而求出克服C 端恒力 F 所做的功.对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离 H.1当物块所受的合外力为零时,加速度为零,此时物块下降距离为h.由于 F 恒等于 mg,所以绳对物块拉力大小恒为mg,由平稳条件知: 2=120 °,所以 =60°,由图 2-2 知:h=L*tg30 °=L12当物块下落 h 时,绳的 C、D 端均上升 h,由几何关系可得: h=-L2克服 C 端恒力 F 做的功为: W=F*h3由1 、2 、3 式联立解得: W=-1 mgL3出物块下落过程中,共有三个力对物块做功.重力做正功,两端绳子对物块的拉力做负功. 两端绳子拉力做的功就等于作用在C、D 端的恒力 F 所做的功. 由于物块下降距离h 时动能最大.由动能定理得: mgh-2W=4将1 、2 、3 式代入 4 式解得: Vm=可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当物块速度减小为零时,物块下落距离到达最大值H,绳 C、D 上升的距离为 H.由动能定理得:mgH-2mgH =0,又 H =-L ,联立解得: H=.可编辑资料 - - - 欢迎下载