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弹力、摩擦力及受力分析

弹力、摩擦力及受力分析【题型攻略】1.受力分析的基本思路:①确定对象:可以是单个物体也可以多个物体组成的系统;②按顺序画力:一般遵行“先场力再接触力”和“一重、二弹、三摩擦”(注意:摩擦力的前提条件是接触物有弹力);③验证: 每一个力都应找到对应的施力物体 ;受的力应与物体的运动状态对应。

2.受力分析的易错点:①混淆研究对象受到别的物体的力与研究对象对别的物体的作用力;②把合力或分力或效果力作为物体所受的力;③“漏力”或“添力”,每一个力都应找到对应的施力物体。

3.区分“轻绳”、“轻杆”和“轻弹簧”的弹力特征:轻绳只能产生拉力,不能产生压力,拉力的方向沿绳子收缩的方向;轻杆弹力方向不一定沿杆的方向;轻弹簧既能产生压力,又能产生拉力,力的方向沿弹簧轴线。

轻绳和轻杆的弹力可以突变;轻弹簧的弹力不能突变,只能渐变。

4.区分“死结“与”活结”,“定杆“与”动杆”:“死结绳子”两端拉力不一定相等,“活结绳子”两端拉力一定相等。

“定杆”(一端固定)的弹力不一定沿杆方向;“动杆”(一端可自由转动)弹力必沿杆方向。

5.摩擦力方向的判断摩擦力问题首先要搞清是静摩擦还是滑动摩擦,有时要注意两种摩擦力的相互转换。

①假设法:假设接触面光滑(即无摩擦力)时,看物体是否发生相对运动(或相对运动趋势). ②状态法:结合运动状态根据二力平衡条件、牛顿第二定律求解③转换研究对象法:牛顿第三定律④阻力或动力分析法:如皮带传动装置中,主动轮所受的摩擦力是阻力,故摩擦力方向与其转动方向相反:而从动轮所受的摩擦力是动力,故摩擦力方向与其转动方向相同。

摩擦力大小计算①静摩擦力求解:(由运动状态决定)结合运动状态根据二力平衡条件、牛顿第二或第三定律求解;②滑动摩擦力求解:(由正压力决定)公式N f F F μ=;或结合运动状态根据二力平衡条件、牛顿第二或第三定律求解。

【真题佐证】如图,墙上有两个钉子a 和b ,它们的连线与水平方向的夹角为45°,两者的高度差为l 。

一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a 点,另一端跨过光滑钉子b 悬挂一质量为m 1的重物。

在绳子距a 端l/2得c 点有一固定绳圈。

若绳圈上悬挂质量为m 2的钩码,平衡后绳的ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比m 1/ m 2为( )A .5B .2C .25 D .2 【答案】C【解析】平衡后设绳的BC 段与水平方向成α角,则:tan 2,sin αα== 对节点C 分析三力平衡,在竖直方向上有:21sin m g m g α=得:121sin m m α==C 。

如图所示,石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块,侧面与竖直方向的夹角为α,重力加速度为g ,若接触面间的摩擦力忽略不计,则石块侧面所受弹力的大小为A .2sin mg α B.2s mg co αC .1tan 2mg α D.1t 2mgco α 答案:A解析:设石块侧面所受的弹力为F ,则弹力与水平方向的夹角为α,由力的平衡条件可知2sin F mg α=,所以有2sin mg F α=,A 对。

如图所示,将两相同的木块a 、b 至于粗糙的水平地面上,中间用一轻弹簧连接,两侧用细绳固定于墙壁。

开始时a 、b 均静止。

弹簧处于伸长状态,两细绳均有拉力,a 所受摩擦力fa F ≠0,b 所受摩擦力fb F =0,现将右侧细绳剪断,则剪断瞬间( )A fa F 大小不变B fa F 方向改变C fb F 仍然为零D fb F 方向向右答案:AD 解析:弹簧处于伸长状态,弹簧对物体施加的是拉力。

先对物体b 进行受力分析。

在轻绳未剪断时,b 在水平方向上受到两个力的作用,向左的弹簧的拉力和向右的绳的拉力,在突然剪断细绳时,弹簧的拉力还没有发生变化,即弹簧的长度没有变化,但物体b 具有向左运动的趋势,所以要受到一个与弹簧拉力方向相反的摩擦力,故选项C 错误,D 正确。

对物体a 受力分析,在剪断细绳前后,物体a 的位置没有发生变化,受到的弹簧拉力和细绳拉力没有发生变化,故它所受到的摩擦力没有发生变化。

故选项A 正确,B 错误。

如图所示,与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m=1.0kg 的物体。

细绳的一端摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连。

物体静止在斜面上,弹簧秤的示数为 4.9N 。

关于物体受力的判断(取g=9.8m/s2),下列说法正确的是A.斜面对物体的摩擦力大小为零B. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向沿斜面向上C. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向沿斜面向上D. 斜面对物体的摩擦力大小为4.9N ,方向垂直斜面向上答案:A解析:物体的重力下滑分量可知为4.9N ,弹簧拉力为4.9N ,物块沿斜面方向手里平衡,所以摩擦力应为0。

【模拟演练】如图所示,物块A 放在倾斜的木板上,木板的倾角α为30︒和45︒时物块所受摩擦力的大小恰好相同,则物块和木板间的滑动摩擦系数为( )A .1/2B .2/2C .3/2D .5/2【答案】B【解析】由倾度不等而摩擦力相等可知,一个是静摩擦力,另一个是滑动摩擦力,显然,当木板倾角较小,即α=30︒时,物体静止,此时是静摩擦力,大小f 1=mgsin30°;当α=45︒时,物体滑动,此时是滑动摩擦力,大小f 2=μmg cos45°;由f 1=f 2,即mgsin30°=μmg cos45°,解得μ=22。

选B 。

如图所示,壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,关于它在此平面内的受力分析,下列图示中正确的是答案:A 解析:壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,图示中A 正确.两个劲度系数分别为k 1和k 2的轻质弹簧a 、b 串接在一起,a 弹簧的一端固定在墙上,如图所示.开始时弹簧均处于原长状态,现用水平力作用在b 弹簧的P 端向右拉动弹簧,已知a 弹簧的伸长量为L ,则A .b 弹簧的伸长量也为LB .b 弹簧的伸长量为12k L k C .P 端向右移运动的距离为2LD .P 端向右移运动的距离为(1+21k k )L 答案:B解析:根据两根弹簧中弹力相等可知b 弹簧的伸长量为12k L k ,选项A 错误B 正确;P 端向右移动的距离为L+12k k L ,选项C 、D 均错。

如图所示,一轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连结,弹簧、地面水平。

A 、B 是物块能 保持静止的位置中离墙壁最近和最远的点,A 、B 两点离墙壁的距离分别是x 1、x 2。

物块与 地面的最大静摩擦力为f 。

则弹簧的劲度系数为答案:C解析:设弹簧原长为L ,对物块离墙壁最近的点,k(L- x 1)=f ,对物块离墙壁最远的点,k(x 2-L)=f ,如图所示,A 、B 两球质量均为m .固定在轻弹簧的两端,分别用细绳悬于O 点,其中球A 处在光滑竖直墙面和光滑水平墙面的交界处,已知两球均处于平衡状态,OAB 恰好构成一个正三角形,则下列说法正确的是(重力加速度为g )A .球A 可能受到四个力的作用B .弹簧对球A 的弹力大于对球B 的弹力C .绳OB 对球B 的拉力大小一定等于mgD .绳OA 对球A 的拉力大小等于或小于1.5mg答案:ACD解析:球A 可能受到重力、竖直墙面的弹力、弹簧弹力、细绳的拉力四个力的作用,选项A 正确;弹簧对球A 的弹力和对球B 的弹力是作用力和反作用力,二者大小相等,选项B 错误;由两球均处于平衡状态,且OAB 恰好构成一个正三角形知绳OB 对球B 的拉力大小一定等于mg ,选项C 正确;对A 球,若水平地面对A 球支持力为零,由平衡条件可得绳OA 对球A 的拉力等于1.5mg ;若水平地面对A 球支持力不为零,,由平衡条件可得绳OA 对球A 的拉力小于1.5mg ,选项D 正确。

如图所示,一个质量为m 的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P 点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°.则A .滑块可能受到三个力作用B .弹簧一定处于压缩状态C .斜面对滑块的支持力大小可能为零D .斜面对滑块的摩擦力大小一定等于12mg 答案:AD解析:弹簧可能恰好处于原长,滑块只受到重力、斜面支持力和摩擦力三个力作用,选项A 正确B 错误;将滑块隔离受力分析,将滑块所受重力分解为沿斜面方向和垂直斜面方向,由平衡条件可知,斜面对滑块的摩擦力大小一定等于12mg ,斜面对滑块的支持力大小一定不为零,选项C 错误D 正确。

如图所示,物体A 、B 用细绳与弹簧连接后跨过滑轮.A 静止在倾角为45°的粗糙斜面上,B悬挂着.已知质量m A =3m B ,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°减小到30°,那么下列说法中正确的是 ( )A .弹簧的弹力将减小B .物体A 对斜面的压力将减少C .物体A 受到的静摩擦力将减小D .弹簧的弹力及A 受到的静摩擦力都不变答案:C解析:将斜面倾角由45°减小到30°,弹簧的弹力等于B 的重力,不变,选项A 错误;倾角减小,物体A 对斜面的压力将增大,选项B 错误;斜面倾角为45°时,A 重力沿斜面方向分力为3m B gsin45°,由平衡条件条件可知物体A 受到的静摩擦力为3m B gsin45°-m B g ;斜面倾角由45°减小到30°,体A 受到的静摩擦力为3m B gsin30°-m B g ;所以物体A 受到的静摩擦力将减小,选项C 正确D 错误。

如图所示,在水平板左端有一固定挡板,挡板上连接一轻质弹簧。

紧贴弹簧放一质量为m 的滑块,此时弹簧处于自然长度。

已知滑块与板的动摩擦因数及最大静摩擦因数均为33。

现将板的右端缓慢抬起使板与水平面间的夹角为θ,最后直到板竖直,此过程中弹簧弹力的大小F 随夹角θ的变化关系可能是图中的( )答案:C解析:设板与水平面的夹角为α时,滑块相对于板刚要滑动,则由mgsinα=μmgcosα得 tanα=α= 6π,则θ在0-6π范围内,弹簧处于原长,弹力F=0;当板与水平面的夹角大于α时,滑块相对板缓慢滑动,由平衡条件得F=mgs inθ-μmgcosθ=)θβ-,其中tanβ=-μ,说明F 与θ是正弦形式的关系.当θ=2π时,F=mg .故选C 。

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