高中物理2024年高考复习名师重难点导学必修一：第三章 章末整合提升

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第三章　相互作用——力章末整合提升核心知识一　生活中的摩擦力我们日常生产、生活中离不开摩擦力，有的是静摩擦力、有的是滑动摩擦力；有的起动力作用、有的起阻力作用。【典型例题1】　如图所示是皮带传动示意图，右侧轮是主动轮，左侧轮是从动轮，两轮水平放置。当主动轮顺时针匀速转动时，重10 N的物体同传送带一起运动，若物体与传送带间最大静摩擦力为5 N，则物体所受传送带的摩擦力的大小和图中传送带上P、Q两处所受的摩擦力的方向是              （　　）A．5 N，向下，向上　      B．0，向下，向上C．0，向上，向上　      D．0，向下，向下[解析]　物体与传送带速度相同，都是匀速运动，两者没有相对运动也没有相对运动趋势，故物体不受摩擦力；又O1为主动轮，即轮子带着传送带运动，故传送带相对轮子有向上运动的趋势，可知P处传送带受到的摩擦力向下；O2为从动轮，即轮子是在传送带的带动下运动的，传送带相对轮子有向上运动的趋势，故可知Q处传送带受到的摩擦力向下，综上可知，正确答案为D。[答案]　D【典型例题2】　（2022·佳木斯一中期中）现代的激光打印机都是自动进纸的，有一种进纸原理如图所示。进纸槽里叠放有一叠白纸，进纸时搓纸滚轮以竖直向下的力压在第一张白纸上，并沿逆时针方向匀速转动，确保第一张纸与第二张纸发生相对滑动。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μ1，白纸之间、白纸与纸槽底座之间的动摩擦因数均为μ2。不考虑静电力的影响，下列说法正确的是              （　　）A．滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向左B．当进第一张纸时，第三张纸对第二张纸摩擦力向右C．除最上面第一、二张白纸外越向下白纸之间的摩擦力越大D．若μ1＜μ2，则打印机不能实现自动进纸[解析]　第一张纸相对于滚轮的运动趋势方向向左，则滚轮对第一张白纸的摩擦力方向向右，故A错误；当进第一张纸时，第二张纸上边受到第一张白纸对它向右的摩擦力，而第二张纸保持平衡，则第三张纸对第二张纸摩擦力向左，故B错误；根据平衡条件可知向下白纸之间的摩擦力大小都等于第一张白纸对第二张白纸的滑动摩擦力大小，故C错误；若要自动进纸，则滚轮与白纸之间的最大静摩擦力必须大于第一张纸与第二张纸间的滑动摩擦力，则有μ1＞μ2，否则，打印机不能实现自动进纸，故D正确。[答案]　D【典型例题3】　螺丝钉是利用斜面自锁原理制成的，其原理如图所示，螺母与螺杆的螺纹结合，可以看作由两个叠放在一起的同倾角斜面组成，设螺母、螺杆间的动摩擦因数为μ，斜面的高为螺距h，底为圆周长2πr，当螺杆受到很大的压力F时，仍然不会移动（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），则应满足的关系为（　　）A．h≤2πμr         B．h≤πμrC．h≥2πμr         D．h≥πμr[解析]　由受力分析可知FN＝Fcosθ，Ff＝μFN，由斜面自锁可知，Ff≥Fsinθ，联立得μ≥tanθ，由几何关系知tanθ＝，则h≤2πμr，故A正确。[答案]　A核心知识二　非共面的共点力平衡问题在力的合成与分解的实际问题中，常常碰到物体受多个非共面力作用而处于平衡状态的情况，这类问题中常有图形结构的对称，而图形结构的对称往往对应着物体受力的对称性。【典型例题4】　如图甲所示，间距为R的水平导槽，一质量为m的圆柱形工件放在水平导槽上，其截面图如图乙所示，已知圆柱形截面的半径也为R，重力加速度为g，当在工件上施加水平推力F＝mg时，工件刚好沿导槽做匀速直线运动。则下列说法正确的是              （　　）A．导槽每侧对工件的支持力为mgB．工件与导槽之间的动摩擦因数为μ＝0．5C．如果仅减小导槽之间的距离，工件对导槽每侧的压力均增大D．如果仅减小导槽之间的距离，欲使工件仍做匀速直线运动，则水平推力应增大[解析]　工件在竖直平面受力情况如图所示，设支持力与竖直方向的夹角为α，根据几何关系可得sinα＝，解得α＝30°，根据平衡条件可得：2FNcosα＝mg，解得FN＝mg，故A正确；水平方向根据平衡条件可得F＝2μFN，又F＝mg，解得μ＝，故B错误；如果仅减小导槽之间的距离，则α减小，由FN＝结合牛顿第三定律可知，工件对导槽每侧的压力均减小，又F＝2μFN，所以欲使工件仍做匀速直线运动，则水平推力应减小，故C、D错误。[答案]　A【典型例题5】　如图，某同学将一足球静止摆放在收纳架上。他估测足球的直径约为10 cm、质量约为0．32 kg，收纳架两根水平且平行等高的横杆之间的距离d约为6 cm。忽略足球的形变以及球与横杆之间的摩擦，重力加速度g取10 m/s2，则可估算出一根横杆对足球的弹力约为              （　　）A．1．6 N         B．1．8 N C．2．0 N         D．2．2 N[解析]　设每根横杆对足球的弹力方向与竖直方向夹角为α，由几何关系可知：cosα＝＝0．8，对足球竖直方向有2FN·cosα＝mg，解得FN＝2．0N，故C正确。[答案]　C【典型例题6】　如图所示，三根轻绳系于竖直杆上的同一点O，其中OA和OB等长且夹角为60°，竖直杆与平面AOB所成的角为60°，若轻绳OA、OB的拉力均为20 N，要使杆受到绳子作用力的方向竖直向下，则水平轻绳OC的拉力大小为              （　　）A．10 N         B．20 NC．30 N　         D．10 N[解析]　轻绳OA与OB等长且夹角为60°，则它们的合力：F1＝2F·cos30°＝20N，由题意可知，OA与OB的合力与竖直方向之间的夹角是60°，所以FC＝F1·sin60°＝30N，故C正确，A、B、D错误。[答案]　C