试题-全国-2008_高三物理第一讲：力和平衡.rar

板块一：力和运动第一讲：力和物体平衡一、课堂精讲：例1、如图1—1所示，质量为m=5kg的物体，置于一倾角为30°的粗糙斜面体上，用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体，使物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量M=10kg，始终静止，取g=10m/s2，求地面对斜面体的摩擦力及支持力．fNF(M＋m)g图1—2解析：对系统进行整体分析，受力分析如图1—2：由平衡条件有：由此解得ABθ图22例2、如图22所示，质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为θ。质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，A和B都处于静止状态，求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少？(M+m)gfFN图23分析与解：选取A和B整体为研究对象，它受到重力（M+m）g,地面支持力N，墙壁的弹力F和地面的摩擦力f的作用（如图23所示）而处于平衡状态。根据平衡条件有：N-(M+m)g=0,F=f,可得N=（M+m）gmgNFθ图24再以B为研究对象，它受到重力mg，三棱柱对它的支持力NB,墙壁对它的弹力F的作用（如图24所示）。而处于平衡状态，根据平衡条件有：NB.cosθ=mg,NB.sinθ=F,解得F=mgtanθ.所以f=F=mgtanθ.例3、a、b、c为三个物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过定滑轮的轻绳，它们连接如图所示，并处于平衡状态．则：A．有可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B．有可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C．有可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D．有可能N处于拉伸状态而M处于不伸不缩状态解析：由于轻绳只能拉而不能压缩弹簧，故N不能处于压缩状态，只能处于位伸或不伸不缩状态，则B选项错误．若N处于拉伸状态，则轻绳对N的拉力必不为零，因而绳子R对物体块a的拉力也不必不零，即a必受R作用于它的向上拉力T作用，对a受力分析得T+F－mag=0，弹簧对a的作用力F=mag－T，F>0表示竖直向上，F<0表示竖直向下，F=0表示弹簧M不伸不缩状态，显然不与a重力有关．综合上述分析可知A、D选项正确．答案：AD误点警示：本题要求考生结合弹簧可伸可缩而软绳不能有推力这些条件进行推理，从而找出可能性结论的条件．例4、如图所示，劲度系数为k2的轻质弹簧竖直放在桌面上，其上端压一质量为m的物块，另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一起要想使物块在静止时，下面簧产生的弹力为物体重力的eq\f(2,3)，应将上面弹簧的上端A竖直向上提高多少距离？答案：d=5(k1+k2)mg/3k1k2例5、如图1-2-1所示，跨过定滑轮的轻绳两端，分别系着物体A和B，物体A放在锐角为θ的斜面上，已知A物体质量为m，A物体与斜面最大静摩擦力是与斜面间弹力的μ倍（μ＜tgθ），滑轮摩擦不计，物体A要静止在斜面上，物体B质量的取值范围为多少？在A静止的前提下，斜面体与地面间摩擦情况又如何？解析本题是静力学问题，运用平衡条件及正交分解法是解答该类问题的主要方法。先以B为研究对象，因为B静止所以有：T=mBg①再以A为研究对象，若A处于上滑的临界状态，有：T1=fm+mgsinθ②而=μN③N=mgconθ④由①②③④可得:mB=m(sinθ+μcosθ)⑤同理，若A处于将要下滑的临界状态则有：T2+fm=mgsinθ⑥由①③④⑥可得：mB=m(sinθ-μcosθ)⑦由⑤⑦可得mB应满足的条件为：m(sinθ-μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)在A静止的前提下，A和滑轮支架对斜面体的总作用力竖直向下，A、B和斜面C整体对地面只有向下的压力，地面与C间无摩擦力。说明处理静力学问题，首先要选取妥当的研究对象，进行受力分析和力的运算，其中摩擦力为被动力，要根据物体所受的其他力和所处的状态正确判断。隔离法和整体法的巧妙使用可简化解题步骤。如本题中A物加速下滑，则对A、B、C进行整体分析可知，整体中有成员有向左的加速度分量，地面对斜面体C应有向左的摩擦力。例6、如图有一半径为r=0.2m的圆柱体绕竖直轴OO′以ω=9rad/s的角速度匀速转动．今用力F将质量为1kg的物体A压在圆柱侧面，使其以v0=2.4m/s的速度匀速下降．若物体A与圆柱面的摩擦因数μ=0.25，求力F的大小．（已知物体A在水平方向受光滑挡板的作用，不能随轴一起转动．）【解析】在水平方向圆柱体有垂直纸面向里的速度，A相对圆柱体有纸垂直纸面向外的速度为υ′，υ′=ωr=1.8m/s；在竖直方向有向下的速度υ0=2.4m/sA相对于圆柱体的合速度为υ=eq\r(υ\o(２,0)+υ′２)=3m/s合速度与竖直方向的夹角为θ，则cosθ=eq\f(υ0,υ)=eq\f(4,5)A做匀速运动，竖直方向平衡，有Ffcosθ=