高中物理——受力分析专题习题及答案 .docx

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1、精品名师归纳总结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、

2、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

3、 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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结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

4、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 Mgsin = M ma 据式，

5、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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结住错误的起点。 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，

6、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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结例 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，

7、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

8、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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结心得：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

9、/ 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 =10x0.6-0.25x

10、10x0.8=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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结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

11、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

12、 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 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结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