2021年湖南省普通高中学业水平测试物理同步复习 1.3　相 互 作 用word版含答案

第三章 相互作用
考点扫描
考点1 重力基本相互作用
考点2 弹力
考点3 摩擦力
考点4 力的合成
考点5 力的分解
一、重力基本相互作用
1.力和力的图示:
(1)力:物体与物体之间的______,称作力。
(2)力的标矢性:力是______,既有大小又有方向,力的大小可以用测力计测量。国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号是______。
(3)力的三要素: ______,______和作用点。
(4)力的表示。
①力的图示。
能表示出力的______,方向和作用点。
②力的示意图:只表示出力的______和方向。
2.重力:
重力的产生 (1)由于______的吸引而使物体受到的力
(2)重力的施力物体是______
重力的大小 (1)重力的大小跟物体的______成正比,即G=______,式中G、m、g的单位分别为N、kg、N/kg
(2)测量:用测力计竖直悬挂被测物体,当处于______状态时,测力计示数即为其重力大小
重力的方向 总是______
重心 物体的各部分都受重力作用,从效果上看可认为各部分所受到的重力作用______,即为物体的重心
决定物体重 心位置的因素 (1)物体的______
(2)物体的质量分布
3.四种基本相互作用:万有引力作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。
二、弹力
1.弹力的产生条件:
(1)两物体______。
(2)发生______。
2.几种弹力:
(1)常见弹力:平时所说的______、支持力和拉力都是弹力。绳中的弹力通常称为______。
(2)弹力的方向。
①压力和支持力的方向______于物体的接触面。
②绳的拉力沿着绳而指向绳______的方向。
3.胡克定律:
(1)内容:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成______。
(2)公式: ______,其中k为弹簧的______,单位:牛顿每米,符号N/m,它的大小反映了弹簧的软硬程度。
4.实验探究:弹力与弹簧伸长的关系:
(1)弹簧弹力的测量方法:在竖直弹簧的下端悬挂钩码,利用______得到钩码的重力等于弹簧弹力的大小。
(2)数据处理方法。
①直接利用记录表中的数据确定弹力F与伸长量x的关系。
②作F-x图象,研究图象中的图线,确定二者关系。
(3)实验结论:弹力与弹簧的伸长量______。
三、摩擦力
1.摩擦力产生条件:
(1)物体接触且______。
(2)接触面______。
(3)物体间有______或______。
2.静摩擦力与滑动摩擦力:
摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力
定义 两个只有______,没有相对运动的物体间的摩擦力 两个具有______的物体间的摩擦力
大小 范围: ______,Fm为最大静摩擦力。由物体的运动状态及外界对它的施力情况决定 F=______,FN为正压力,μ为动摩擦因数
方向 与接触面相切,并且跟物体的______方向相反 与接触面相切,并且跟物体的______方向相反
作用 效果 总是阻碍物体间的相对运动趋势 总是阻碍物体间的相对运动
计算 方法 利用平衡条件计算 (1)F=μFN
(2)利用平衡条件计算
四、力的合成
1.合力与分力:当一个物体受到几个力的共同作用时,如果一个力的______跟这几个力的共同作用效果相同,这一个力叫作那几个力的合力,那几个力叫作这个力的分力。合力与分力的关系为______关系。
2.力的合成:
(1)力的合成:求几个力的______的过程。
(2)两个力的合成。
①遵循法则——___________________。
②方法:以表示这两个力的线段为______作平行四边形,这两个邻边之间的对角线表示合力的大小和方向。
五、力的分解
1.力的分解:
(1)定义:求一个已知力的______的过程。
(2)与合成的关系:力的分解是力的合成的______。
(3)分解法则: _____________。
2.矢量相加的法则:
(1)矢量:既有大小,又有方向,合成时遵守___________或三角形定则的物理量。
(2)标量:只有大小,没有方向,求和时按照___________相加的物理量。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)重力的方向竖直向下,但不一定与接触面垂直。( )
(2)物体的重心一定在物体上。( )
(3)相互接触的物体间一定有弹力。( )
(4)F=kx中“x”表示弹簧形变后的长度。( )
(5)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势。( )
(6)受静摩擦力作用的物体一定处于静止状态。( )
(7)合力及其分力可以同时作用在物体上。( )
(8)在进行力的合成与分解时,都要应用平行四边形定则或三角形定则。( )
对摩擦力认识的常见误区
误区一、认为静止的物体总受静摩擦力,运动的物体总受滑动摩擦力
两物体间产生静摩擦力,两物体一定保持相对静止,而不一定静止,两者可以以共同速度运动。两物体间若产生滑动摩擦力,两物体一定发生了相对运动,而不一定都运动,可以是一个运动,另一个静止。
误区二、认为摩擦力的方向总与物体运动方向相反,摩擦力总是阻力
摩擦力的方向与产生摩擦力的两物体间的相对运动或相对运动趋势的方向相反,但与这两个物体相对于其他物体的运动方向没有关系。因此摩擦力的方向可以与物体的运动方向相同,也可以相反。
误区三、认为静摩擦力的大小随正压力的变化而变化
滑动摩擦力的大小与正压力FN成正比,但静摩擦力的大小与正压力无关,它与物体的运动状态和所受外力的大小有关,只是最大静摩擦力与正压力成正比。
热点一胡克定律
【例1】(2020·湖南合格考)某弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F与弹簧伸长量x的关系如图所示。当弹簧的伸长量为0.4m时,弹簧的弹力F=______N。弹簧的劲度系数k=______N/m。
(1)胡克定律公式F=kx中的x是弹簧的伸长量或压缩量,不是弹簧总长度。
(2)劲度系数k的大小是由弹簧本身决定的,在弹簧弹性限度内是一个常数。
热点二摩擦力分析
【例2】(2020·湖南合格考)如图所示,用水平力F将一本重为2N的书本压在竖直墙面上,书本处于静止状态,则书本所受的摩擦力大小为______N,方向_____。
热点三力的合成
【例3】(2020·湖南合格考)已知两个共点力的大小分别为5N和12N,则这两个力的合力的最大值为( )
A.5N B.7N C.12N D.17N
合力范围问题的求解方法
(1)明确当两个分力方向相同时,合力有最大值为F合=F1+F2。
(2)明确当两个分力方向相反时,合力有最小值为F合=|F1-F2|。
(3)熟记合力范围的表达式|F1-F2|≤F≤F1+F2。
热点四受力分析
【例4】(2018·湖南学业水平考试真题)如图所示,光滑的小球夹在固定竖直挡板MN和斜面PQ之间而静止,则小球所受力的个数为( )
A.1个 B.2个
C.3个 D.4个
受力分析的一般步骤
一、选择题
1.如图表示的是小车所受外力F的图示,所选标度都相同,则对于小车的运动,作用效果相同的是( )
A.F1和F2 B.F1和F4
C.F1和F3、F4 D.都不相同
2.(2020·益阳学业水平模拟)在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个钩码,弹簧伸长4cm,如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码(弹簧始终发生弹性形变),弹簧的伸长量为( )
A.8cm B.6cm C.12cm D.16cm
3.在如图所示的四种情况中,物体A、B之间一定有弹力的是( )
4.(2020·益阳学业水平模拟)如图所示,放在固定斜面上的物体处于静止状态,物体所受静摩擦力的方向是( )
A.沿斜面向上 B.沿斜面向下
C.垂直斜面向上 D.垂直斜面向下
5.(2019·湖南学业水平考试真题)如图所示,置于水平桌面上的物体,在水平拉力F作用下处于静止状态,则物体所受摩擦力Ff与拉力F之间的大小关系是
( )
A.Ff>F B.Ff=F C.Ff6.(2020·邵阳学业水平模拟)如图所示,小球和光滑斜面接触,并处于静止状态,则关于小球的受力情况,下列分析正确的是( )
A.小球只受重力、绳的拉力作用
B.小球受到重力、绳的拉力和斜面的弹力作用
C.小球只受重力、斜面的弹力作用
D.小球只受绳的拉力、斜面的弹力作用
7.(2020·怀化学业水平模拟)将大桥的引桥视为一个斜面,同一汽车(质量不变)分别经过斜面倾角为θ1和θ2的两座引桥时,汽车对斜面的压力大小分别为F1和F2。已知θ1>θ2,则( )
A.F1>F2
B.F1C.F1=F2
D.F1与F2的大小关系无法确定
8.实验“探究求合力的方法”的实验装置如图所示,下列说法中正确的是( )
A.实验中只需记录两弹簧测力计的拉力大小
B.实验中只需记录两弹簧测力计的拉力方向
C.为减小误差,弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行
D.为了计算方便,实验中两个分力间的夹角应等于90°
9.(2017·湖南学业水平考试真题)两个共点力的大小分别为3N和4N,两个力之间的夹角为90°,则这两个力的合力大小为( )
A.3N B.4N C.5N D.7N
10.如图,小明在倾斜的路面上使用一台没有故障的体重秤,那么测出来的体重示数比他实际体重( )
A.偏大
B.偏小
C.准确
D.不准确,但无法判断偏大或偏小
二、非选择题
11.(2019·湖南学业水平考试真题)两个共点力的大小分别为6N和8N,则这两个力的合力的最大值为______N,最小值为______N。
12.如图所示,在粗糙的水平地面上有质量为m的物体A,连接在一劲度系数为k的轻质弹簧上,物体与地面之间的动摩擦因数为μ,现用一水平力向右拉弹簧,使物体m做匀速直线运动,则物体A受到摩擦力的方向______(选填“向左”或“向右”),弹簧伸长的长度为(重力加速度为g) ______。
13.(2018·湖南学业水平考试真题)如图所示,用轻质弹簧竖直悬挂一质量为0.5kg的重物,重物静止时,弹簧的伸长量为5.0×10-2m(在弹簧的弹性限度内),取重力加速度g=10m/s2,则此时弹簧的弹力大小为______N,弹簧的劲度系数为______N/m。
14.质量为10kg的木箱静止放在水平地板上,至少要用22N的水平推力,才能使它从原地开始运动,木箱与地板间的动摩擦因数μ=0.2。当用10N的水平推力推木箱时,木箱所受的摩擦力F1=______N;当用30N的水平推力推木箱运动时,木箱所受的摩擦力F2=______N。(g取10m/s2)
15.如图所示,用一个轻质三角形支架悬挂重物,已知AB杆的左端用铰链固定,且它所能承受的最大压力为2000N,AC绳所能承受的最大拉力为1000N,α=30°,为不使支架断裂,求悬挂的重物的重力应满足的条件。
16.如图所示,一位重600N的演员,悬挂在绳上。若AO绳与水平方向的夹角为37°,BO绳水平,则AO、BO两绳受到的力各为多大?(g取10m/s2,sin37°=0.6,
cos37°=0.8)
工程车在卸载一巨型石块时,可简化为如图所示的物理模型:石块静置于货箱底板AB上,卸载时相当于货箱底板AB绕B端缓慢向上转动,直至石块滑下,已知石块质量为m,与货箱底板间的动摩擦因数为μ=。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,问:
(1)货箱底板倾角满足什么条件时,石块才会滑动?
(2)将石块分别放在倾角θ=20°和θ=60°的货箱底板上时,货箱底板对该石块作用力合力的大小分别为多少?
核心速填·必考点夯基
一、1.(1)相互作用　(2)矢量　N
　(3)大小　方向　(4)①大小
　②作用点
2.地球　地球　质量　mg　静止
　竖直向下　集中于一点　形状
二、1.(1)接触　(2)弹性形变
2.(1)压力　张力　(2)①垂直
　②收缩
3.(1)正比　(2)F=kx　劲度系数
4.(1)二力平衡条件　(3)成正比
三、1.(1)挤压　(2)粗糙
　(3)相对运动　相对运动趋势
2.相对运动趋势　相对运动
　0　相对运动趋势　相对运动
四、1.作用效果　等效替代
2.(1)合力　
　(2)①平行四边形定则　②邻边
五、1.(1)分力　(2)逆运算
　(3)平行四边形定则
2.(1)平行四边形定则　(2)算术法则
【秒判正误】
　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
(6)×　(7)×　(8)√
典例突破·热考点精练
【例1】【解析】由图象可知,当弹簧的伸长量是0.4 m时,弹簧的弹力F=400 N;根据胡克定律F=kx得k== N/m=1000 N/m。
答案:400　1 000
【例2】【解析】由于书本处于静止状态,所以书本受力平衡:在竖直方向上书本受到重力和静摩擦力的作用,所以重力G和静摩擦力f二力平衡,其大小相等,方向相反,即f=G=2 N,方向竖直向上。
答案:2　竖直向上
【例3】D　当这两个共点力方向相同时,合力最大,其合力大小等于这两个力之和,即Fmax=F1+F2=5 N+12 N=17 N,A、B、C均错误,D正确。
【例4】C　小球光滑,故小球与斜面和挡板间无摩擦力;小球受到重力、斜面对小球的支持力、挡板对小球的支持力(弹力)三个力作用,故C正确,A、B、D错误。
达标训练·合格考通关
1.B　由图可知F2的大小与其他三个不同,F3的方向与其他三个不同,所以F2和F3的作用效果与其他力的作用效果不相同;F1和F4的大小、方向都相同,而且作用在同一条直线上,所以F1和F4的作用的效果是相同的,B正确,A、C、D错误。故选B。
2.A　根据胡克定律F=kx可知,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,因为竖直悬挂的轻质弹簧下端挂两个钩码时是挂一个钩码时拉力的2倍,所以弹簧的伸长量也变为2倍,即2×4 cm=8 cm,A正确,B、C、D均错误。故选A。
3.B　选项A图中由于两细绳竖直,A、B两个球尽管接触但没有相互挤压,因而没有发生弹性形变,所以两者之间不存在弹力,A错误;选项B图中两球存在相互挤压,发生了弹性形变,所以两球之间存在弹力,B正确; 选项C图中A、B两个球尽管接触,但相互没有挤压,没有发生弹性形变,所以两者之间不存在弹力,C错误;选项D图中由于细绳竖直,重力与细绳的拉力平衡,斜面对球没有弹力,否则小球本身受到三个力,合力不可能为零,小球就不能平衡,与题条件不符,D错误。故选B。
4.A　可以用假设法来判断:假设接触面光滑,物体有沿斜面向下的运动趋势,所以物体所受静摩擦力的方向与物体运动趋势的方向相反,即沿斜面向上,A正确,B、C、D均错误。故选A。
5.B　物体处于静止状态,则合外力为零,即物体所受静摩擦力与水平拉力二力平衡,Ff=F,故B正确,A、C、D错误。
6.B　对小球受力分析可知,小球一定受到重力的作用;绳和斜面对小球弹力的有无可用假设法来判断:如果把绳剪断或把斜面移开,小球均不能保持原来的平衡状态,所以绳和斜面对小球一定存在弹力的作用。综上所述,小球受到重力、绳的拉力和斜面的弹力作用,B正确,A、C、D均错误。故选B。
7.B　对汽车进行受力分析可知,斜面对汽车的支持力大小为FN=mg
cosθ,根据牛顿第三定律可知汽车对斜面的压力F与斜面对汽车的支持力FN大小相等,即F=FN;由于θ1>θ2,所以cosθ18.C　实验中既要记录两弹簧测力计的拉力大小,还要记录两弹簧测力计的拉力方向,A、B均错误;为了减小误差,在拉弹簧测力计时必须要求弹簧测力计与木板平面平行,否则会影响力的大小,C正确;实验中两个分力的夹角大小适当,且二力的大小要适量大些,这样有利于减小实验中偶然误差的影响,不需要夹角一定等于90°,D错误。故选C。
9.C　根据力的平行四边形定则,且题中两个分力组成的平行四边形为矩形,根据勾股定理,合力的大小F= N=5 N,A、B、D错误,C正确。故选C。
10.B　在倾斜的路面上使用一台没有故障的体重秤,因为人一定是垂直接触体重秤的,所以可将该情境简化为一个斜面模型,则人站在斜面上对体重秤的压力FN=mgcosθ(θ为斜面的倾角),即体重秤的示数是小于体重的,故测出的体重比实际体重偏小,A、C、D均错误,B正确。
11.【解析】两个分力的方向相同时合力最大,且最大值为6 N+8 N=
14 N;两个分力的方向相反时合力最小,且最小值为8 N-6 N=2 N。
答案:14　2
12.【解析】由物体m做匀速直线运动可知,物体受到的弹簧的拉力与地面对物体的滑动摩擦力二力平衡,其大小相等,方向相反,所以摩擦力方向水平向左,且F=μmg;根据胡克定律F=kx得x== 。
答案:向左　
13.【解析】重物静止时,根据二力平衡,弹簧的弹力等于重物的重力,即F=kx=mg=0.5×10 N=5 N;再由胡克定律得,弹簧的劲度系数为k===100 N/m。
答案:5　100
14.【解析】当用10 N水平推力推木箱时
F1=F推=10 N
当用30 N水平推力推木箱时
F2=μmg=20 N。
答案:10　20
15.【解析】对结点受力分析知:杆对结点的力与AC绳子的拉力的合力一定与重力大小相等方向相反。如图所示:
由几何关系可知AC的拉力最大,故AC最先达到最大拉力1 000 N;则可知G=Tsinα=1 000× N=500 N。
答案:小于等于500 N
16.【解析】把人的拉力F沿AO方向和BO方向分解成两个分力。如图所示,
则AO绳上受到的拉力
F1==1 000 N
BO绳上受到的拉力
F2==800 N
答案:1 000 N　 800 N
【新思维·新考向】
【解析】(1) 若石块在底板上开始滑动,则有:mgsinθ>f
而f=μmgcosθ
解得:tanθ>μ
解得:θ>30°
所以货箱底板倾角大于30°时,石块才会滑动;
(2)当θ=20°<30°时,石块未滑动,处于静止状态,由物体的平衡得货箱底板对该石块的作用力的合力 F1=mg,方向竖直向上;当θ=60°>
30°时,石块已经运动,此时的摩擦力f'=μmgcos60°
货箱底板对该石块作用力合力的大小F2==mg。
答案:(1)货箱底板倾角大于30°时,才会滑动　(2)mg　mg