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1、专题03 弹力、摩擦力以及力的合成与分解-2024届高考物理一轮复习热点题型归类训练目录题型一 弹力的有无及方向的判断1题型二 弹力分析的“四类模型”问题3题型三 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题7类型1“活结”和“死结”问题7类型2“动杆”和“定杆”问题10题型四 静摩擦力的分析14题型五 滑动摩擦力的分析19题型六摩擦力的突变问题23类型1“静静”突变23类型2“静动”突变23类型3“动静”突变25类型4“动动”突变26题型七 力的合成与分解26题型八力合成与分解思想的重要应用木楔问题33题型一 弹力的有无及方向的判断【解题指导】1弹力有无的判断方法(1)条件法：根据弹力产生条件
2、物体是否直接接触并发生弹性形变(2)假设法：假设两个物体间不存在弹力，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处没有弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在2接触面上的弹力方向判断面与面点与面点与曲面曲面与平面垂直于接触面垂直于接触面垂直于切面垂直于平面【例1】（2023秋天津宁河天津市宁河区芦台第一中学校考阶段练习）下面对于物体的受力情况描述正确的是（）A如图（1）光滑球静止在两夹板之间，则小球一定会受到两夹板的弹力作用B如图（2）用竖直细线将光滑小球吊起，搁在斜面上，则斜面对小球一定没有弹力作用C如图（3
3、）A、B两物体叠放，在水平外力F的作用下共同做匀速直线运动，则A、B间摩擦力与外力F大小相等，方向相反D如图（4）某人对木块施加一沿粗糙斜面向上的拉力作用，木块保持静止不动，则斜面对木块的摩擦力方向一定沿斜面向下【例2】（2023秋广东广州仲元中学校考期末）下列对图中弹力有无的判断，正确的是（）A小球随车厢（底部光滑）一起向右做匀速直线运动，则车厢左壁对小球有弹力B两相同小球被两根等长的竖直轻绳悬挂而静止，则两球对彼此有弹力作用C小球被a、b两轻绳悬挂而静止，其中a绳处于竖直方向，则b绳对小球一定没有拉力D小球静止在光滑的三角槽中，三角槽底面水平，倾斜面对球有弹力【例3】如图所示，一倾角为45
4、的斜面固定于墙角，为使一光滑的铁球静止于图示位置，需加一水平力F，且F通过球心。下列说法正确的是()A铁球一定受墙面水平向左的弹力B铁球可能受墙面水平向左的弹力C铁球一定受斜面通过铁球的重心的弹力D铁球可能受斜面垂直于斜面向上的弹力【例4】如图所示，小车内沿竖直方向的一根轻质弹簧和一条与竖直方向成角的细绳拴接一小球。当小车与小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是()A细绳一定对小球有拉力的作用B轻弹簧一定对小球有弹力的作用C细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力题型二 弹力分析的“四类模型”问题1.轻绳、
5、轻杆、弹性绳和轻弹簧的比较轻绳轻杆弹性绳轻弹簧图示受外力作用时形变的种类拉伸形变拉伸形变、压缩形变、弯曲形变拉伸形变拉伸形变、压缩形变受外力作用时形变量大小微小，可忽略微小，可忽略较大，不可忽略较大，不可忽略弹力方向沿着绳，指向绳收缩的方向既能沿着杆，也可以跟杆成任意角度沿着绳，指向绳收缩的方向沿着弹簧，指向弹簧恢复原长的方向2.计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解。(2)根据力的平衡条件进行求解。(3)根据牛顿第二定律进行求解。【例1】(2022河南郑州模拟)如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L2 m的轻绳一端固定于直杆P点，另一端固定于墙上O点正下方的Q点，O
6、P长为d1.2 m，重为8 N的钩码用质量不计的光滑挂钩挂在轻绳上且处于静止状态，则轻绳的弹力大小为()A10 N B8 N C6 N D5 N【例2】（2023春江苏南通江苏省南通中学校考期中）如图甲所示，弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与其弹力的关系图像，如图乙所示。则下列判断正确的是（）A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧的劲度系数是2N/mD该弹簧的劲度系数是20N/m【例3】.(2023福建三明市质检)如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架的斜杆与竖直
7、杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，重力加速度为g。现使小车以加速度a向右做匀加速直线运动，下列说法正确的是()A杆对小球的弹力一定竖直向上B杆对小球的弹力一定沿杆向上C杆对小球的弹力大小为mgD杆对小球的弹力大小为F【例4】（2023河北校联考模拟预测）某同学通过学习人教版必修一57页的平面镜观察桌面的微小形变的实验后，受此启发，设计一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验，如图所示，图中B为待测量的弹性轻杆，C为底部带有小孔且装满细砂的小桶A为一长度为L的轻质刚性杆，一端与弹性杆B连接，另一端与轻质平面镜M的中心相连，且与平面镜M垂直轻质平面镜竖直放在水平实验台上，为一带有弧长刻
8、度的透明圆弧，为的圆心，圆弧的半径为r，不挂砂桶时，一束细光束经的O点射到平面镜的点后原路返回，挂上砂桶后，使平面镜发生倾斜，入射光束在M上入射点可以近似认为仍在点，通过读取反射光在圆弧上的位置，测得光点在透明读数条上移动的弧长为S，可以测得弹性轻杆的形变量，根据胡克定律就可以确定弹性杆的劲度系数已知，L远大于弹性杆的形变量重力加速度为g。（1）随着砂桶中细砂的不断流出，反射光线的光点在圆弧上_移动（填“向上”或“向下”）（2）弹性杆的形变量_（用光点移动的弧长s、r、L表示）（3）弹性杆的劲度系数_（砂桶的总质量用m表示）题型三 “活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”问题类型1“活结”和“死
9、结”问题1活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小。2死结：若结点不是滑轮或挂钩，而是固定点时，称为“死结”结点，此时两侧绳上的弹力不一定相等。【例1】（2023全国模拟预测）水平横梁一端插在墙壁内，另一端装有一小滑轮，轻绳的一端固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重力为的重物，如图所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为（）ABCD【例2】.（2023湖南校联考模拟预测）如图，足够长的光滑直杆和构成一个支架，在竖直面上放置，支架连结处为B，直杆、与竖直夹角分别为、，轻质小环P、Q分别穿进直杆和，两根细绳的一端分别系在P、
10、Q环上，另一端系在一起，其结点为O挂上小球后，绳长拉直后的长度分别为、，若两细绳的张力大小相等。则（）A一定等于，不一定等于B不一定等于，一定等于C一定等于，也一定等于D不一定等于，也不一定等于【例3】（2023辽宁大连统考二模）如图所示，站在水平地面上的人通过轻绳绕过定滑轮A和轻质动滑轮B将一重物吊起。若系统在图示位置静止时B两侧轻绳的夹角为，A右侧轻绳沿竖直方向，不计一切摩擦，此时人对地面恰好无压力，则人与重物的质量之比为（）A11B12C21D23【例4】（2023秋内蒙古呼和浩特高三统考期末）如图所示，物体m被三根不可伸长的轻绳系着，处于静止状态。已知OA与OB等长，角AOB为60。现
11、将A点向左移动，使角AOB变为120，再次静止。则前后二次OA绳受到的拉力之比为（）ABCD类型2“动杆”和“定杆”问题1动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，C为转轴，B为两绳的结点，轻杆在缓慢转动过程中，弹力方向始终沿杆的方向。2定杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图乙所示。【例1】（2023秋河北邢台统考期末）如图所示，轻杆的左端用铰链与竖直墙壁连接，轻杆的左端固定在竖直墙上，图甲中两轻绳分别挂着质量为、的物体，另一端系于点，图乙中两轻绳分别挂着质量为、的物体，另一端系于点。四个
12、物体均处于静止状态，图中轻绳、与竖直方向的夹角均为，下列说法一定正确的是（）ABCD【例2】（2023全国高三专题练习）如图（a）所示，将一右端固定有光滑定滑轮的轻杆固定在竖直挡板上，轻绳ABC跨过光滑的定滑轮悬吊质量为m1=1kg的物块；如图（b）所示，将一轻杆用转轴固定在竖直挡板上，两段轻绳DE、EF系在杆的右端并悬吊质量为m2=1.5kg的物块。已知两杆均水平，且绳子的倾斜部分与水平方向的夹角均为30，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（）A图（a）中AB绳的拉力大小为10NB图（b）中DE绳的拉力大小为15NC图（a）中轻杆对滑轮的支持力大小为10ND图（b）中轻杆对结点的支
13、持力大小为15N【例3】（2023秋河北石家庄正定一中校考阶段练习）图甲中轻杆的A端固定在竖直墙壁上，另一端O光滑，一端固定在竖直墙壁B点的细线跨过O端系一质量为m的重物，水平；图乙中轻杆可绕点自由转动，另一端光滑；一端固定在竖直墙壁点的细线跨过端系一质量也为m的重物。已知图甲中，以下说法正确的是（）A图甲轻杆中弹力大小为B图乙轻杆中弹力大小为C图甲中轻杆中弹力与细线中拉力的合力方向一定沿竖直方向D图乙中不可能等于题型四 静摩擦力的分析1静摩擦力的有无及方向判断方法(1)假设法(2)运动状态法先确定物体的运动状态，再利用平衡条件或牛顿第二定律确定静摩擦力的有无及方向。(3)牛顿第三定律法“力是
14、物体间的相互作用”，先确定受力较少的物体是否受到静摩擦力并判断方向，再根据牛顿第三定律确定另一物体是否受到静摩擦力及方向。2静摩擦力的大小分析(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)，利用力的平衡条件来判断静摩擦力的大小。(2)物体有加速度时，若只受静摩擦力，则Ffma。若除受静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求静摩擦力。【例1】如图所示，物体A静止在倾角为30的斜面体上，现保持斜面体质量不变，将斜面倾角由30缓慢增大到37的过程中，两物体仍保持静止，则下列说法中正确的是（ ）AA对斜面体的压力减小 B斜面体对A的摩擦力增大C地面对斜面体的支持力减小 D地面对斜面体的摩擦力
15、增大【例2】.（2023高三课时练习）在车站、机场常用传送带运送旅客的货物，如图所示，传送带与水平面夹角为，当货物随传送带一起匀速运动时，下列关于货物受力的说法中正确的是（）A货物所受摩擦力方向沿传送带向上B货物所受摩擦力方向沿传送带向下C货物受到三个力的作用D因货物与传送带相对静止，所以货物不受摩擦力【例3】（2023甘肃陇南统考一模）如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（）A梯子越长、越重，所受合力越大B地面对梯子的作用力一定竖直向上C地面对梯子的摩擦力与竖直墙壁垂直D两梯子对竖直墙壁的压力大小一定相等
16、【例4】（2023全国高三专题练习）如图所示，水平地面上有重力均为20N的A、B两木块，它们之间夹有被压缩了2.0cm的轻质弹簧，已知弹簧的劲度系数，两木块与水平地面间的动摩擦因数均为0.25，系统处于静止状态。现用的水平力推木块B，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F作用后（）A弹簧的压缩量变为2.5cmB木块B所受静摩擦力为0C木块A所受静摩擦力大小为5ND木块B所受静摩擦力大小为5N【例5】（2023全国高三专题练习）如图所示，顶端有定滑轮O的斜面体A固定在水平面上，跨过滑轮细绳一端接物块B，另一端与竖直杆相连，另有轻质动滑轮跨过细绳与重物C相连，整个系统处于静止状态。现缓慢地向右移动
17、竖直杆，B保持不动，下列说法正确的是（）A细绳的拉力一直增大BB受到的摩擦力一直增大CB受到的摩擦力一直减小DB受到的摩擦力可能先增大后减小【例6】（2023全国高三专题练习）遇到电梯坠落时，要两臂张开背靠电梯壁，膝盖弯曲踮起脚尖，同时吸一口气在肺里。如图所示，若电梯坠落过程中紧急制动生效，电梯开始减速，假设电梯壁光滑。制动生效后相比匀速运动的电梯，下列说法正确的是（）A人脚对地板的压力变小B人脚和地板间的摩擦力变大C人后背对电梯壁的压力变大D人后背对电梯壁的压力不变题型五 滑动摩擦力的分析滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下两点(1)为动摩擦因数，其大小与接触面的材料
18、、接触面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力。(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关。【例1】(2020山东省普通高中学业水平等级考试，8)如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为m和2m的物块A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B间的接触面和轻绳均与木板平行。A与B间、B与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当木板与水平面的夹角为45时，物块A、B刚好要滑动，则的值为()A. B. C. D.【例2】（2023全国高三专题练习）如图所示，打印机进纸槽里叠放有一叠白纸，进纸时滚轮以竖直向下的力F压在第一
19、张白纸上，并沿逆时针方向匀速转动，滚轮与第一张纸不打滑，但第一张纸与第二张纸间发生相对滑动。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。滚轮与白纸之间的动摩擦因数为，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为，每张白纸的质量为m，不考虑静电力的影响，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A滚轮对第一张白纸的摩擦力大小为B第二、三张白纸间的摩擦力大小为C第三、四张白纸间的摩擦力大小为D越靠近底座，白纸间的摩擦力越大【例3】如图所示，倾角为的斜面体M置于粗糙的水平地面，物体m静止在斜面上。对m施加沿斜面向下的力F使其匀速下滑，增大F使m加速下滑。m沿斜面匀速下滑和加速下滑时，斜面M始终保持静止。比较m匀速下
20、滑和加速下滑两个过程，下列说法正确的是()Am在加速下滑时，m与M之间的摩擦力较大Bm在匀速和加速下滑时，地面与M之间的摩擦力不变Cm在匀速下滑时，m对M的压力较小Dm在加速下滑时，地面对M的支持力较大【例4】（2023全国模拟预测）如图，某同学用一根劲度系数为k的轻质弹簧测量物块与水平面间的动摩擦因数。将弹簧一端固定在竖直挡板上，另一端与物块连接，物块置于水平面上，弹簧与地面平行。改变物块在水平面上的位置，发现物块只能在A、B两点间保持静止，测得A、B两点到竖直挡板的距离分别为d1、d2，物块的质量为m，当地重力加速度为g，则物块与水平面间的动摩擦因数为（）ABCD【例5】（2022高三课时
21、练习）如图所示的实验可以用来研究物体所受到的滑动摩擦力，已知木块的质量为m，细绳与木板之间装有拉力传感器，木板质量为M（传感器的质量可忽略不计），通过手拉绳子将木板从木块下匀速抽出时，弹簧测力计的示数为f，传感器的示数为F，且在该过程中木块保持静止状态，由此可知（）A木板与桌面间的滑动摩擦力大小等于FB木块与木板间的滑动摩擦力大小等于FfC该实验可测出木板与木块之间的动摩擦因数D该实验可测出木板与桌面之间的动摩擦因数【例6】如图所示，质量为m的物体置于倾角为的固定斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为，先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑，若改用水平推力F2作用于物体上，也能
22、使物体沿斜面匀速上滑，则两次的推力之比为()Acos sin Bcos sin C1tan D1tan 题型六摩擦力的突变问题分析摩擦力突变问题的方法(1)分析临界状态，物体由相对静止变为相对运动，或者由相对运动变为相对静止，或者受力情况发生突变，往往是摩擦力突变问题的临界状态(2)确定各阶段摩擦力的性质和受力情况，做好各阶段摩擦力的分析摩擦力突变问题注意事项1静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩擦力的连接系统，相对滑动与相对静止的临界状态是静摩擦力达到最大值2研究传送带问题时，物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运
23、动性质的分界点类型1“静静”突变【要点诠释】物体在静摩擦力和其他力的共同作用下处于静止状态，当作用在物体上的其他力的合力发生变化时，如果物体仍然保持静止状态，则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变【例1】)如图所示，质量为10 kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，物体A与小车均处于静止状态若小车以1 m/s2的加速度向右运动，则(g10 m/s2)()A物体A相对小车向右运动B物体A受到的摩擦力减小C物体A受到的摩擦力大小不变D物体A受到的弹簧的拉力增大类型2“静动”突变【要点诠释】物体在静摩擦力和其他力作用下处于相对静止状态，当其他力变化时，如果物体不能保持相
24、对静止状态，则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力【例2】(多选)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中，设计了如图甲所示的演示装置，力传感器A与计算机连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过细绳与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平)，滑块放在较长的小车上，小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平)，整个装置处于静止状态实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子，小车一旦运动起来，立即停止倒沙子，若力传感器采集的图像如图乙，则结合该图像，下列说法正确的是()A可求出空沙桶的重力B可求出滑块与
25、小车之间的滑动摩擦力的大小C可求出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第50 s后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)【例3】长木板上表面的一端放有一个木块，木块与木板接触面上装有摩擦力传感器，木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角变大)，另一端不动，如图甲所示，摩擦力传感器记录了木块受到的摩擦力Ff随角度的变化图像如图乙所示重力加速度为g，下列判断正确的是()A木块与木板间的动摩擦因数tan 1B木块与木板间的动摩擦因数C木板与地面的夹角为2时，木块做自由落体运动D木板由1转到2的过程中，木块的速度变化越来越快类型3“动静”突变【要点诠释】在滑动摩擦力和其他力作用下，做减速运动的
26、物体突然停止滑行时，物体将不再受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力“突变”为静摩擦力【例4】如图所示，斜面体固定在地面上，倾角为37(sin 370.6，cos 370.8)质量为1 kg的滑块以初速度v0从斜面底端沿斜面向上滑行(斜面足够长，该滑块与斜面间的动摩擦因数为0.8)，则该滑块所受摩擦力Ff随时间变化的图像是下图中的(取初速度v0的方向为正方向，g10 m/s2)()【例5】把一重为G的物体用一个水平的推力Fkt(k为恒量，t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上，如图所示。从t0开始物体所受的摩擦力Ff随t的变化关系是()类型4“动动”突变【要点诠释】在滑动摩擦力作用下运动直到达到共同速度
27、后，如果在静摩擦力作用下不能保持相对静止，则物体将受滑动摩擦力作用，且其方向发生反向【例6】(多选)如图所示，足够长的传送带与水平面间的夹角为，以速度v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数tan ，选沿传送带向下为正方向，则下列选项中能客观地反映小木块的受力和运动情况的是()题型七 力的合成与分解1 力的合成与分解遵循平行四边形定则(三角形定则).2 力的分解常用方法有按实际效果分解和正交分解，多力合成常先正交分解再求和.3.两大小一定的分力，夹角增大时，合力减小；合力大小一定，夹角增大时，两等大分力增大【例1】（2023辽宁鞍山统考二模）有
28、一列满载的火车，以一定的初速度在水平轨道上做匀减速直线运动，它的加速度大小为kg（kmg，故选项A、B、C错误；由几何关系可知，F，选项D正确。【例4】（2023河北校联考模拟预测）某同学通过学习人教版必修一57页的平面镜观察桌面的微小形变的实验后，受此启发，设计一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验，如图所示，图中B为待测量的弹性轻杆，C为底部带有小孔且装满细砂的小桶A为一长度为L的轻质刚性杆，一端与弹性杆B连接，另一端与轻质平面镜M的中心相连，且与平面镜M垂直轻质平面镜竖直放在水平实验台上，为一带有弧长刻度的透明圆弧，为的圆心，圆弧的半径为r，不挂砂桶时，一束细光束经的O点射到平面镜的点后原路返回，挂上砂桶