高一物理 叠加体受力分析

掌握母题100例,触类旁通赢高考

高考题千变万化,但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。

母题十四、叠加体受力分析

【解法归纳】对于叠加体,若计算所受的某个外力,可以采用整体法分析整体所受外力,然后利用平衡条件得出所求力;若计算物体之间的作用力,必须采用隔离法隔离与该力相关的某个物体分析受力,然后利用平衡条件得出所求力。

典例14(2010浙江理综) 如图4所示,A 、B 两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是 ( )

A. 在上升和下降过程中A 对B 的压力一定为零

B. 上升过程中A 对B 的压力大于A 对物体受到的重力

C. 下降过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力

D. 在上升和下降过程中A 对B 的压力等于A 物体受到的重力

【解析】:以A 、B 整体为研究对象,仅受重力,由牛顿第二定律知二者运动的加速度为g ,方向竖直向下。以A 为研究对象,因加速度为g ,方向竖直向下,故由牛顿第二定律知A 所受合力为A 的重力,所以A 仅受重力作用,在上升和下降过程中A 对B 的压力一定为零,选项A 正确BCD 错误。

【答案】A

【点评】此题考查叠加体的抛体问题。

衍生题1(2006全国卷II. 15)如图,位于水平桌面上的物块P ,由跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的,已知Q 与P 之间以及桌面之间的动摩擦因数都μ,两物块的质量都是m ,滑轮轴上的摩擦不计,若用一水平向右的力F 拉P 使P 做匀速运动,则F 的大小为

A .4μmg B.3μmg

C .2μmg D.μmg

【答案】:A

【解析】:以Q 为研究对象,Q 在水平方向受绳的拉力F 1和P 对Q 的摩擦力F μ1作用,

由平衡条

v

件可知:F 1=F μ1=μmg ;以P 为研究对象,P 受到向右的水平拉力F ,绳的拉力F 2,Q 对P 的摩擦力F μ1’和地面对P 的摩擦力F μ2,由平衡条件可知:F =F 2+F μ1’+F μ2,F μ2=μF N =2μmg ,牛顿第三定律知:F 1=F 2,F μ1’=F μ1,联立解得:F =4μmg ,选项A 正确。

【点评】:本题涉及了对平衡问题的处理,在涉及两个或两个以上研究对象时,往往考虑用整

体法和隔离法,重点在于物体的受力分析。

衍生题2(2002江苏河南大综合)如图4所示,物体a 、b 和c 叠放

在水平桌面上,水平力 Fb =5 N、F C =10 N分别作用于物体 b、c 上,

a 、b 和c 仍保持静止。以f 1、f 2、f 3分别表示a 与b 、b 与c 、c 与

桌面间的静摩擦力的大小则

A .f 1=5N,f 2=0,f 3=5N

B .f 1=5N,f 2=5N,f 3=0

C .f 1=0,f 2=5N,f 3=5N

D .f 1=0,f 2=10 N,f 3=5 N

解析:把a 、b 和c 看作整体,分析受力,应用平衡条件得c 与桌面间的静摩擦力的大小f 3=5N。隔离a 受力分析,由平衡条件可得,a 与b 间的静摩擦力的大小f 1=0。把ab 看作整体,分析受力,应用平衡条件得bc 间的静摩擦力的大小f 2=5N。所以选项C 正确。

【答案】C

衍生题3.(2012济南外国语学校检测)如图所示,物体m 与斜面体M 一起静止在水平面上。若将斜面的倾角θ稍微增大一些,且物体m 仍静止在斜面上,则( )

A .斜面体对物体的支持力变小

B .斜面体对物体的摩擦力变大

C .水平面与斜面体间的摩擦力变大

D .水平面与斜面体间的摩擦力变小

解析:隔离物体m 对其受力分析,应用平衡条件得斜面体对物体的支持力等于mg cos θ,斜面体对物体的摩擦力等于mg sin θ,将斜面的倾角θ稍微增大一些,斜面体对物体的支持力变小,对物体的摩擦力变大,选项AB 正确;把物体m 与斜面体M 看作一个整体,分析受力,整体只受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,水平面与斜面体间的摩擦力为零。将斜面的倾角θ稍微增大一些,不影响整体受力,选项CD 错误。

【点评】

AB

衍生题4.(2012山东兖州摸底测试) 质量分别为m 和M 的两物体叠放在水平面上如图所示,两物体之间及M 与水平面间的动摩擦因数均为 。现对M 施加一个水平力F ,则以下说法中不正..确的是( . )

A .若两物体一起向右匀速运动,则M 受到的摩擦力等于F

B .若两物体一起向右匀速运动,则m 与M 间无摩擦,M 受到水平

面的摩擦力大小等于μmg

C .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力的合力大小等于F –Ma

D .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力的合力大小等于μ(m+M) g+ma

【解析】: 若两物体一起向右匀速运动,则M 受力平衡,M 受到的摩擦力等于F ,选项A 说法正确。若两物体一起向右匀速运动,则m 与M 间无摩擦,M 受到水平面的摩擦力大小等于μ(m+M) g , ,选项B 说法不正确。若两物体一起以加速度a 向右运动,隔离M 分析受力,根据牛顿运动定律,F-f=M a,M 受到的摩擦力的合力大小等于F –Ma ,选项C 说法正确。隔离m 分析受力,根据牛顿运动定律, M对m 的摩擦力f=m a, 方向向右,由牛顿第三定律可知,m 对M 的摩擦力为ma ,方向向左。M 还受到向左的地面摩擦力μ(m+M) g ,所以M 受到的摩擦力的合力大小等于μ(m+M) g+ma,选项D 说法正确。

【答案】B

掌握母题100例,触类旁通赢高考

高考题千变万化,但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题,掌握母题解法,使学生触类旁通,举一反三,可使学生从题海中跳出来,轻松备考,事半功倍。

母题十四、叠加体受力分析

【解法归纳】对于叠加体,若计算所受的某个外力,可以采用整体法分析整体所受外力,然后利用平衡条件得出所求力;若计算物体之间的作用力,必须采用隔离法隔离与该力相关的某个物体分析受力,然后利用平衡条件得出所求力。

典例14(2010浙江理综) 如图4所示,A 、B 两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是 ( )

A. 在上升和下降过程中A 对B 的压力一定为零

B. 上升过程中A 对B 的压力大于A 对物体受到的重力

C. 下降过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力

D. 在上升和下降过程中A 对B 的压力等于A 物体受到的重力

【解析】:以A 、B 整体为研究对象,仅受重力,由牛顿第二定律知二者运动的加速度为g ,方向竖直向下。以A 为研究对象,因加速度为g ,方向竖直向下,故由牛顿第二定律知A 所受合力为A 的重力,所以A 仅受重力作用,在上升和下降过程中A 对B 的压力一定为零,选项A 正确BCD 错误。

【答案】A

【点评】此题考查叠加体的抛体问题。

衍生题1(2006全国卷II. 15)如图,位于水平桌面上的物块P ,由跨过定滑轮的轻绳与物块相连,从滑轮到P 和到Q 的两段绳都是水平的,已知Q 与P 之间以及桌面之间的动摩擦因数都μ,两物块的质量都是m ,滑轮轴上的摩擦不计,若用一水平向右的力F 拉P 使P 做匀速运动,则F 的大小为

A .4μmg B.3μmg

C .2μmg D.μmg

【答案】:A

【解析】:以Q 为研究对象,Q 在水平方向受绳的拉力F 1和P 对Q 的摩擦力F μ1作用,

由平衡条

v

件可知:F 1=F μ1=μmg ;以P 为研究对象,P 受到向右的水平拉力F ,绳的拉力F 2,Q 对P 的摩擦力F μ1’和地面对P 的摩擦力F μ2,由平衡条件可知:F =F 2+F μ1’+F μ2,F μ2=μF N =2μmg ,牛顿第三定律知:F 1=F 2,F μ1’=F μ1,联立解得:F =4μmg ,选项A 正确。

【点评】:本题涉及了对平衡问题的处理,在涉及两个或两个以上研究对象时,往往考虑用整

体法和隔离法,重点在于物体的受力分析。

衍生题2(2002江苏河南大综合)如图4所示,物体a 、b 和c 叠放

在水平桌面上,水平力 Fb =5 N、F C =10 N分别作用于物体 b、c 上,

a 、b 和c 仍保持静止。以f 1、f 2、f 3分别表示a 与b 、b 与c 、c 与

桌面间的静摩擦力的大小则

A .f 1=5N,f 2=0,f 3=5N

B .f 1=5N,f 2=5N,f 3=0

C .f 1=0,f 2=5N,f 3=5N

D .f 1=0,f 2=10 N,f 3=5 N

解析:把a 、b 和c 看作整体,分析受力,应用平衡条件得c 与桌面间的静摩擦力的大小f 3=5N。隔离a 受力分析,由平衡条件可得,a 与b 间的静摩擦力的大小f 1=0。把ab 看作整体,分析受力,应用平衡条件得bc 间的静摩擦力的大小f 2=5N。所以选项C 正确。

【答案】C

衍生题3.(2012济南外国语学校检测)如图所示,物体m 与斜面体M 一起静止在水平面上。若将斜面的倾角θ稍微增大一些,且物体m 仍静止在斜面上,则( )

A .斜面体对物体的支持力变小

B .斜面体对物体的摩擦力变大

C .水平面与斜面体间的摩擦力变大

D .水平面与斜面体间的摩擦力变小

解析:隔离物体m 对其受力分析,应用平衡条件得斜面体对物体的支持力等于mg cos θ,斜面体对物体的摩擦力等于mg sin θ,将斜面的倾角θ稍微增大一些,斜面体对物体的支持力变小,对物体的摩擦力变大,选项AB 正确;把物体m 与斜面体M 看作一个整体,分析受力,整体只受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,水平面与斜面体间的摩擦力为零。将斜面的倾角θ稍微增大一些,不影响整体受力,选项CD 错误。

【点评】

AB

衍生题4.(2012山东兖州摸底测试) 质量分别为m 和M 的两物体叠放在水平面上如图所示,两物体之间及M 与水平面间的动摩擦因数均为 。现对M 施加一个水平力F ,则以下说法中不正..确的是( . )

A .若两物体一起向右匀速运动,则M 受到的摩擦力等于F

B .若两物体一起向右匀速运动,则m 与M 间无摩擦,M 受到水平

面的摩擦力大小等于μmg

C .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力的合力大小等于F –Ma

D .若两物体一起以加速度a 向右运动,M 受到的摩擦力的合力大小等于μ(m+M) g+ma

【解析】: 若两物体一起向右匀速运动,则M 受力平衡,M 受到的摩擦力等于F ,选项A 说法正确。若两物体一起向右匀速运动,则m 与M 间无摩擦,M 受到水平面的摩擦力大小等于μ(m+M) g , ,选项B 说法不正确。若两物体一起以加速度a 向右运动,隔离M 分析受力,根据牛顿运动定律,F-f=M a,M 受到的摩擦力的合力大小等于F –Ma ,选项C 说法正确。隔离m 分析受力,根据牛顿运动定律, M对m 的摩擦力f=m a, 方向向右,由牛顿第三定律可知,m 对M 的摩擦力为ma ,方向向左。M 还受到向左的地面摩擦力μ(m+M) g ,所以M 受到的摩擦力的合力大小等于μ(m+M) g+ma,选项D 说法正确。

【答案】B


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