《高中物理思维方法集解》试笔系列——“相互作用”与“物体的平衡”

         《高中物理思维方法集解》试笔系列

 “相互作用”与“物体的平衡”

                      高级物理教师        魏德田  

     

    在静力学中，我们不但要弄清常见的几种机械力如重力、弹力、摩擦力等的产生条件、大小和方向，还要学会受力分析、力的合成和分解的方法，并且在此基础上能较熟练的处理物体的平衡问题。

                        一、破解依据

欲解决此类问题，归纳以下几条解题依据：

㈠几种常见力（略）

㈡“隔离分析法”和“整合分析法”（整体）

㈢共点力的合成和分解

⑴合力的计算    ，，其中F₁为水平力

⑵分力的大小和方向（略）

㈣力的正交分解法   ，    

㈤平衡条件：，或

                       二、精选例题

[例题1](09山东) 如图—1所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止P点。设滑块所受支持力为F_N。OF与水平方向的夹角为0。下列关系正确的是（    ）

A．                                         B．F＝mgtan0

C．                                       D．F_N=mgtan0

   

[例题2]（09江苏）用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁

上，已知绳能承受的最大张力为10N，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（取）(    )

       A．           B．

       C．            D．

 

[例题3]（07山东）如图—3所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止。物体B的受力个数为（    ）

A．2               B．3             C．4              D．5

[例题4] （07广东理基）受斜向上的恒定拉力作用，物体在粗糟水平面上做匀速直线运动，则下列说法正确的是（    ）

A．拉力在竖直方向的分量一定大于重力

B．拉力在竖直方向的分量一定等于重力

C．拉力在水平方向的分量一定大于摩擦力

D．拉力在水平方向的分量一定等于摩擦力

 

[例题5] 物块静止在固定的斜面上，分别按图—4示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上。B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是

 

 

 

 

[例题6] （06全国Ⅱ）如图—5，位于水平桌面上的物块P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的。已知Q与P之间以及P与桌面之间的动摩擦因数都是μ，两物块的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为（    ）

A．  4μmg         B．  3μmg

C．  2μmg         D．  μmg

  [例题7]（08江苏）一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g．现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（    ）

    A．      B． 

C．        D．0

[例题8]（07广东物理）如图—7所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，质量为m的物体受外力F₁和F₂的作用，F₁方向水平向右，F₂方向竖直向上。若物体静止在斜面上，则下列关系正确的是（    ）

A．

B．

C．

D．

[例题9]（08山东）用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L₀现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L₀斜面倾角为30⁰，如图—8所示。则物体所受 摩擦力(    )

A．等于零

B．大小为，方向沿斜面向下

C．大小为，方向沿斜面向上

D．大小为mg，方向沿斜面向上

 

[例题10]（08海南）如图—9，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为

    A．（M＋m）g               B．（M＋m）g－F

    C．（M＋m）g＋Fsinθ          D．（M＋m）g－Fsinθ

[例题11]（08全国Ⅱ） 如图—10, 一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑, A与B的接触面光滑. 已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍, 斜面倾角为α. B与斜面之间的动摩擦因数是(    )

A.   

B.

C.

D.

[例题12]（05辽宁大综合）两光滑平板MO、NO构成一具有固定夹角θ₀＝75°的V形槽，一球置于槽内，用θ表示NO板与水平面之间的夹角，如图—11所示。若球对板NO压力的大小正好等于球所受重力的大小，则下列θ值中哪个是正确的？(     )

A.  15°    B. 30°    C.  45°    D.  60°

 [例题13]（07上海物理）如图—12所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（    ）

A.F₁                    B.F₂           C.F₃            D.F₄

 

[例题14]（08天津）在粗糙水平面面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体Ａ，Ａ与竖直墙之间放一光滑圆球Ｂ，整个装置处于静止状态．现对Ｂ加一竖直向下的力Ｆ，Ｆ的作用线通过球心，设墙对Ｂ的作用力Ｆ₁，Ｂ对Ａ的作用力Ｆ₂，地面对Ａ的作用力为Ｆ₃．若Ｆ缓慢增大面整个装置仍保持静止，截面如图—13所示，在此过程中

A．F1保持不变，F3缓慢增大

B．F1缓慢增大，F3保持不变

C．F2缓慢增大，F3缓慢增大

D．F2缓慢增大，F3保持不变

[例题15](09宁夏)水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为。现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动。设F的方向与水平面夹角为，如图—14，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则

A.F先减小后增大           B.F一直增大     

C.F的功率减小             D.F的功率不变

 

 

 

 

三、参考答案

⒈ A.[解析]对小滑块受力分析如图所示，根据三角形定则可得，，所以A正确。

⒉ A

⒊C  

⒋D  

⒌D.[解析]四个图中都是静摩擦。A图中F_fA=Gsinθ；B图中F_fB=Gsinθ；C图中F_fC=(G-F)sinθ；D图中F_fC=(G+F)sinθ。

 

⒍A   ⒎A   ⒏B   ⒐A   ⒑D  ⒒A   ⒓B   ⒔B、C    ⒕C

15.AC。[解析]由于木箱的速度保持不变，因此木箱始终处于平衡状态，受力分析如图所示，则由平衡条件得：，两式联立解得，可见F有最小值，所以F先减小后增大，A正确；B错误；F的功率，可见在从0逐渐增大到90°的过程中tan逐渐增大，则功率P逐渐减小，C正确，D错误。