物理从高考到竞赛专题讲座力和平衡.docx
《物理从高考到竞赛专题讲座力和平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理从高考到竞赛专题讲座力和平衡.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
物理从高考到竞赛专题讲座力和平衡
物理从高考到竞赛专题讲座（力和平衡）
一、知识概要：
（一）教学大纲要求：
1、力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因、力是矢量、力的合成和分解（Ⅱ）
2、重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力，重心（Ⅱ）
3、形变和弹力、胡克定律（Ⅱ）
4、静摩擦、最大静摩擦力（Ⅰ）
5、滑动摩擦、滑动摩擦定律（Ⅱ）
6、共点力作用下的物体的平衡（Ⅱ）
（二）竞赛大纲要求：
1、力学中常见的三种力：
（1）重力
（2）弹力（3）摩擦力
2、共点力作用下物体的平衡条件
3、力矩、定轴转动物体的平衡条件
4、一般物体的平衡条件
5、物体平衡的种类、稳度
6、液体静平衡：
（1）静止流体中的压强
（2）浮力
二、知识点剖析：
（一）力学中的三种力、力的合成和分解：
1、力的概念：
2、重力、重心：
3、弹力：
4、摩擦力、摩擦角：
5、力的合力和分解：
例题：
1、下列关于物体受静摩擦力作用的叙述中，正确的是：
（）
A．静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反
B．静摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同
C．静摩擦力的方向可能与物体的运动方向垂直
D．静止物体所受静摩擦力一定为零
2、原长20cm的轻弹簧，两端各受到10N的拉力时，弹簧的长度变为25cm，则这根弹簧产生的弹力等于________，将这根弹簧压缩1cm时产生的弹力为________．
3、如图所示，A、B两物体叠放在一起，用手托住，让它们静靠在墙边，然后释放，它们同时沿竖直墙面向下滑，已知mA＞mB，则物体B：
（）
A．只受一个重力
B．受到重力和一个摩擦力
C．受到重力、一个弹力和一个摩擦力
D．受到重力、一个摩擦力、两个弹力
4、在力的分解中，有惟一解的条件是：
（）
A．已知两个分力的方向B．已知两个分力的大小
C．已知一个分力的大小和方向D．已知一个分力的大小，另一个分力的方向
5、如图所示，A重8N，B重16N，A与B之间以及B与地面之间的动摩擦因数都是0.25．水平拉力F是多大时，B在其牵动下向左作匀速运动？
6、一薄壁圆柱形烧杯，半径为r，质量为m，重心位于中心线上，离杯底的距离为H，今将水慢慢注入杯中，问烧杯连同杯内的水共同重心最低时，水面离杯底的距离等于多少？
设水的密度为ρ。
练习题：
1、关于重心，下列说法正确的是：
（）
A．重心就是物体内重力最大的点
B．任何几何形状规则的物体的重心必与几何中心重合
C．重心是重力的作用点，它总是在物体上，不可能在物体外
D．重心是物体各部分所受重力的合力的作用点
2、关于相互接触的两物体之间的弹力和摩擦力，下列说法正确的是：
（）
A．有摩擦力一定有弹力B．摩擦力的大小与弹力成正比
C．有弹力一定有摩擦力D．弹力是动力，摩擦力是阻力
3、与两个物体接触面的滑动摩擦力有关的因素是：
（）
A．两个物体之间的相对速度B．两个物体之间的接触面积
C．两个物体接触面的材料D．两个物体之间的垂直接触面的弹力
4、关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是：
（）
A．合力大小随两力夹角增大而增大
B．合力的大小一定大于分力中最大者
C．两个分力夹角小于180°时，合力大小随夹角减小而增大
D．合力的大小不能小于分力中最小者
5、Sl和S2表示劲度系数分别为kl和k2的两根弹簧，k1＞k2；a和b表示
质量分别为ma和mb的两个小物块，ma＞mb．将弹簧与物块按图示方式悬挂
起来。
现要求两根弹簧的总长度最大，则应使：
（）
A．S1在上，a在上 B．S1在上，b在上
C．S2在上，a在上 D．S2在上，b在上
6、一条轻质的绳子，将其一端固定在竖直的墙壁上，另一端用一水平方向的力拉它．当力增大到1000N时绳子就被拉断了．若使用同样的绳子，在绳的两端用大小均为600N的力向相反方向拉它，则绳子的情况是：
（）
A．一定被拉断B．一定不被拉断
C．可能会被拉断D．无法判定
7、一辆行驶的汽车，前轮（从动轮）受到的摩擦力f1，后轮（主动轮）受到的摩擦力f2，其方向是：
（）
A．f1和f2的方向均与车运动的方向相反
B．f1和f2的方向均与车运动的方向相同
C．f1与车运动的方向相反，f2与车运动的方向相同
D．f1与车运动的方向相同，f2与车运动的方向相反
8、重50N物体，在水平路面上向左运动，它与路面间动摩擦因数为0.2，同时受到水平向右F=10N拉力作用，则它所受摩擦力大小和方向应是：
（）
A．10N，向左B．10N，向右C．0ND．20N，向右
9、如图所示，物体放在水平桌面上，在水平方向上
共受三个力作用，即F1、F2和摩擦力作用，物块处于静
止状态，其中F1=10N，F2=2N，若撤去F1，则物块受到
的摩擦力是：
（）
A．8N，方向向右B．8N，方向向左
C．2N，方向向右D．2N，方向向左
10、如图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力为：
（）
A．方向可能沿斜面向上B．方向可能沿斜面向下
C．大小可能等于零D．大小可能等于F
11、如图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系
数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处
于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在这
过程中下面木块移动的距离为：
（）
A．m1g/k1B．m2g/k1
C．m1g/k2D．m2g/k2
12、弹簧秤下挂一小球，秤的示数为T．现使小球靠着倾角为α的光滑斜面，并使弹簧秤仍保持竖直方向，则小球对斜面的正压力为：
（）
A．TcosαB．TtgαC．0D．Tctgα
13、物体受共点力F1、F2、F3作用而作匀速直线运动，则这三个力可能选取的数值为：
（）
A．15N、5N、6NB．3N、6N、4N
C．1N、2N、10ND．1N、6N、3N
14、在右图中，给出六个力F1、F2、F3、F4、F5、F6，它们作用于同一点O，大小已在图中标出．相邻的两个力之间的夹角均为60°，它们的合力大小为______N，方向为_______．
15、A、B两木块重均为60N，用细线绕过滑轮连结在一起并叠放在水平桌面上．A与B、B与桌面C之间的摩擦因数均为0.3．当对滑轮施以水平力F=30N时，则：
（）
A．A对B的摩擦力为15N
B．A对B的摩擦力为18N
C．B对C的摩擦力为30N
D．B对C的摩擦力为36N
16、如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与B，B与地的动摩擦因数都相同．物B用细绳系住，当水平力F=32N时，才能将A匀速拉出，接触面间的动摩擦因数多大？
（二）共点力作用下物体的平衡：
1、共点力作用下物体的平衡条件：
2、三力平衡问题的处理方法：
3、正交分解法：
4、整体法和隔离法：
例题：
1、如图所示，大三角劈C置于粗糙水平面上，小三角劈B置于斜面上，B的上面又放一个小木块A，在A、B一起匀速下滑的过程中，下列说法正确的是：
（）
A．木块A受到方向向左的摩擦力
B．木块A对B的压力小于A的重力
C．B与C之间的动摩擦因数μ=tgα
D．水平地面对C没有摩擦力作用
2、如图所示，轻杆OP可绕O轴在竖直平面内自由转动，P端挂一重物，另用一轻绳通过滑轮系住P端．当OP和竖直方向间的夹角α缓慢增大时（0＜α＜180°），则OP杆所受作用力的大小：
（）
A．恒定不变B．逐渐增大
C．逐渐减小D．先增大、后减小
3．如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖直立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B．绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体．平衡时，绳中的张力T多大？
若B端固定，绳A端在允许的范围内上下移动，绳中张力T如何变化？
4、如图所示，质量为m的物体放在倾角可变的固定斜面上，物体与斜面间的摩擦因数为μ．当倾角θ超过某个值时，对物体施加的水平推力无论多大，都不能使物体向上滑动，试求θ角的这个临界值．
练习题：
1、如图所示，物体在水平力F作用下静止在斜面上，若稍增大水平力F，而物体仍能保持静止，下列说法正确的是：
（）
A．斜面对物体的静摩擦力及支持力都不一定增大
B．斜面对物体的静摩擦力及支持力都一定增大
C．斜面对物体的静摩擦力一定增大，支持力不一定增大
D．斜面对物体的静摩擦力不一定增大，支持力一定增大
2、一根均匀细绳，两端固定在顶板上A、B两处，并在中间某处C悬挂一重物，如图所示．若AC段绳长大于CB段，则下列判断中正确的是：
（）
A．增加悬挂物重力，BC段先断．
B．增加悬挂物重力，AC段先断．
C．将A端往左移时绳子容易断．
D．将A端往右移时绳子容易断．
3、一个重为G的木块，放在倾角为θ的斜面上时，恰能沿斜面匀速下滑，当斜面倾角变大时，关于木块所受的摩擦力、木块对斜面的正压力及木块与斜面间的摩擦因数的正确说法是：
（）
A．摩擦力不变，正压力变小、摩擦因数变大．
B．摩擦力变大、正压力变小、摩擦因数变大．
C．摩擦力变小、正压力变小、摩擦因数不变．
D．摩擦力变小、正压力变大、摩擦因数不变．
4、如图所示，重20N的物体放在粗糙水平面上，用力F=8N的力斜向下推物体．F与水平面成30°角，物体与平面间的动摩擦因数μ=0.5，则：
（）
A．物体对地面的压力为24N
B．物体所受的摩擦力为12N
C．物体所受的合力为5N
D．物体所受的合力为零
5、如图所示，某人通过定滑轮拉住一重物，当人向右跨出一步后，人与物仍保持静止，则：
（）
A．地面对人的摩擦力减小
B．地面对人的摩擦力增大
C．人对地面的压力增大
D．人对地面的压力减小
6、如图所示装置，两物体质量分别为m1、m2，悬点a和b之间的距离大于滑轮的直径，不计一切摩擦，若装置处于静止状态，则：
（）
A．m2可以大于m1B．m2一定大于m1/2
C．m2可能等于m1/2D．θ1一定等于θ2
7、有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑．AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两球质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图1-74）．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是：
（）
A．N不变，T变大B．N不变，T变小
C．N变大，T变大D．N变大，T变小
8、1999年11月20日，我国发射了“神舟号”载人飞船，次日载人舱着陆，实验获得成功。
载人舱在将要着陆之前，由于空气阻力作用有一段匀速下落过程，若空气阻力与速度的平方成正比，比例系数k，载人舱的质量为m，则此过程中载人舱的速度应为________________。
9、一个人用滑轮组使自己处于平衡状态．设人与筐总重为G，绳子和滑轮的质量及两者间摩擦不计，则人的拉力应为。
10、如图所示，四块质量均为m的砖块被水平压力F夹在两竖直木板之间，处于静止状态，则第1块砖对第2块砖的摩擦力f12=____，第3块砖对第2块砖的摩擦力f32=____．
11、重G=10N的小球，用长为l=1m的细线挂在A点，靠在半径R=1.3m的光滑大球面上．已知A点离球顶距离d=0.7m，求小球对绳的拉力和对大球的压力各为多少？
（图1-79）
12、如图所示，物重30N，用OC绳悬挂在O点．OC绳能承受的最大拉力为20
N，再用一绳系于OC绳的A点，BA绳能承受的最大拉力为30N．现用水平力拉BA，可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度？
13、一块长方形的木板被锯成A、B两块然后对在了一起，如图所示，已知mA=0.1kg，mB=0.3kg，木板与地面的动摩擦因数为0.2，现用水平推力F推B，使A、B保持矩形整体沿力的方向作匀速直线运动．（g=10m/s2．）求
（1）F的大小；
（2）B对A的弹力；（3）A、B间的摩擦力．
（三）定轴转动物体的平衡：
1、力矩：
2、有固定转动轴物体的平衡条件：
例题：
1、如图所示，在杆的A端作用着四个力F1、F2、F3、F4，它们的大小关系是：
F1＜F2＜F3＜F4．已知虚线BC∥AO，则四个力对轴O的力矩M1、M2、M3、M4的大小关系是：
（）
A．M1＜M2＜M3＜M4
B．M2＞M1=M3＞M4
C．M2＞M3＞M1＞M4
D．M2＞M4＞M3=M1
2、如图，均匀直棒ab用ac、bc两细绳拴住两端，再用细绳dc悬挂在天花板上，
当细绳都张紧时，∠cab=30°，∠cba=60°，棒处于平衡状态。
那么：
（）
A、直棒ab一定呈水平状态
B、直棒ab与水平面成30。
角
C、细绳ac受到的拉力比bc受到的拉力大
D、细绳dc受到的拉力比ac，bc所受的拉力都大
3、如图12-62所示，一细导体杆弯成四个拐角均为直角的平面折线，其ab、cd段长度均为L1，bc段长度为L2。
弯杆位于竖起平面内，oa、do'段由轴承支撑沿水平放置。
整个弯杆置于匀强磁场中，磁场方向竖起向上，磁感强度为B。
今在导体杆中沿abcd通过大小为I的电流，此时导体杆受到安培力对OO’轴的力矩大小等于多大？
4、半径为R、质量为M1的均匀圆球与一质量为M2的重物分别用细绳AD和ACE悬挂于同一点A，并处于平衡，如图所示。
已知悬点A到球心O的距离为L，不考虑绳的质量和绳与球心的摩擦，试求悬挂圆球的绳AD与竖直方向AB的夹角θ。
5、如图所示，一自行车上连接踏脚板的连杆长R1，由踏脚板带动半径为r1的大齿盘，通过链条与半径为r2的后轮齿盘连接，带动半径为R2的后轮转动。
（1）设自行车在水平路面上匀速行进时，受到的平均阻力为f，人蹬踏脚板的平均作用力为F，链条中的张力为T，地面对后轮的静摩擦力为f1，通过观察，写出传动系统中有几个转动轴，分别写出对应的力矩平衡表达式：
（2）设R1=20cm，R2=33cm，踏脚大齿盘与后轮齿盘的齿数分别为48和24，计算人蹬踏脚板的平均作用力与平均阻力之比；
（3）自行车传动系统可简化为一个等效杠杆，以R1为一力臂，在右框中画出这一杠杆示意图，标出支点、力臂尺寸和作用力方向。
6、如图所示，光滑斜面的底端a与一块质量均匀、水平放置的平极光滑相接，平板长为2L，L＝1m，其中心C固定在高为R的竖直支架上，R＝1m，支架的下端与垂直于纸面的固定转轴O连接，因此平板可绕转轴O沿顺时针方向翻转．问：
（l）在外面上离平板高度为h0处放置一滑块A，使其由静止滑下，滑块与平板间的动摩擦因数μ＝0.2，为使平板不翻转，h0最大为多少？
（2）如果斜面上的滑块离平板的高度为h1＝0.45m，并在h1处先后由静止释放两块质量相同的滑块A、B，时间间隔为Δt＝0.2s，则B滑块滑上平板后多少时间，平板恰好翻转。
（重力加速度g取10m/s2）
练习题（A）：
1、图1-94中POQ为一工件，PO=20cm，QO=30cm，∠POQ=120°．沿OP方向和垂直OQ方向作用着大小均为10N的两个力F1、F2，则它们对转轴产生的力矩分别为M1=________，M2=_________．
2、以下说法正确的是：
（）
A、以转动轴到力的作用点的垂直距离叫做力臂
B、速度为零的状态是静止状态
C、力矩的单位是“牛•米”，功的单位焦耳也是“牛•米”，所以二者单位本质上是相同的；
D、物体匀速转动是一种平衡状态。
3、如图所示，棒AB的B端支在地上，另一端A受水平力
F作用，棒平衡，则地面对棒B端作用力的方向为：
（）
A、总是偏向棒的左边，如F1；
B、总是偏向棒的右边，如F3；
C、总是沿棒的方向如F2；
D、总是垂直于地面向上如F4；
4、如图所示，物体A靠在光滑竖直的墙面，用带铰链的棒支住
它，物体重为G，棒重G‘，棒和竖直方向的夹角为，则以下说法
正确的是：
（）
A、物体A对棒端的弹力、磨擦力的合力的方向必沿棒的方向；
B、增加物重G，物体对棒的弹力将减小；
C、移动铰链的位置，使
角增大，但仍支住物体A，则物体对棒的弹力将增大；
D、增大棒重G‘，物体A对棒的磨擦力将增大；
5、如图2-38所示，匀质圆柱体重为G，半径为R，障碍物高h=R/2,要使圆柱体越过
障碍物，且要求施加在圆柱体上的力最小，此最小力为多大？
方向如何？
6、如图2-41所示，一个人每只手均用F=250N的力将货物从车前翻下，已知车轮半径R=0.5米，BA=
R，求人对车轴的力矩大小。
7、如图所示，电线杆BD自重800N，在水平电线AB和斜向牵引索BC的共同作用下，保持与地面垂直，若AB电线的拉力为450N，BC的拉力为750N，那么电线杆对地面的压
力为多大？
（四）一般物体的平衡：
1、一般物体平衡的条件：
2、平衡的种类、稳度：
3、液体的压强、浮力：
例题：
1、在光滑的斜面上有一个重为2P的物体．当沿斜面向上和沿水平方向向右各加一个大小都等于P的力作用于这个物体时，物体正好处于平衡状态（如图1-81）．求：
（1）斜面的底和高的比；
（2）物体对斜面的压力．
2、如图所示，重G=100N的木块放在倾角θ=20°的斜面上静止不动，现用平衡于斜面底边、沿水平方向的外力F拉木块，则F为多少时，可使木块沿斜面匀速滑下，已知本块与斜面间摩擦因数μ=0.5，取sin20°=0.34，cos20°=0.94．
3、 如图所示，方桌重100N，前后腿与地面的动摩擦因数为0.20，桌的宽与高相等。
求：
（1）拉力F、地面对前、后腿的支持力和摩擦力。
（2）设前、后腿与地面间的静摩擦因数为0.60。
在方桌的前端用多大水平力拉桌可使桌子以前腿为轴向前翻倒？
4、一架均匀梯子，一端放置在水平地面上，另一端靠在竖直的墙上，梯子与地面及梯子与墙的静摩擦系数分别为μ1、μ2，求梯子能平衡时与地面所成的最小夹角。
5、跳水运动员从高于水面H=10米的跳台自由落下，假设运动员的质量m=60千克，其体形可等效为一长度L=1米、直径d=0.3米的圆柱体，略去空气阻力。
运动员入水后，水的等效阻力F作用于圆柱体的下端面，F的量值随入水深度Y变化的函数曲线如图。
该曲线可近似看作椭圆的长、短轴OY和OF重合。
椭圆与Y轴相交于Y=h处，与F轴相交于F=（5/2）mg处。
为了确保运动员的安全，试计算水池中水的深度h至少应等于多少。
（水的密度取ρ=1.0×103千克/米3）（第十一届预赛）
6、半径为r、质量为m的三个相同的刚性球放在光滑的水平桌面上，两两互相接触。
用一个高为1.5r的圆柱形刚性园筒（上下均无底）将此三球套在筒内，圆筒的半径取适当值，使得各球间以及球与筒壁之间均保持无形变接触。
现取一质量亦为m、半径为R的第四个球，放在三球上方的正中。
设四个球的表面、圆筒的内壁表面均由相同物质构成，其相互之间的最大静摩擦系数均为μ=
（约等于0.775），问R取何值时，用手轻轻竖直向上提起圆筒即能将四个球一起提起来？
（第八届预赛）
升级会员 