高考物理一轮复习第二章相互作用习题课新教材真情境折射出的命题新导向学案新人教版

这是一份高考物理一轮复习第二章相互作用习题课新教材真情境折射出的命题新导向学案新人教版，共6页。
(一)探究静摩擦力的大小随拉力的变化

(选自人教版新教材必修第一册P62)
[精要解读]
1．拉力F增大到一定值之前，木块保持静止，静摩擦力等于拉力。
2．拉力F达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
3．拉力随时间的变化的图像表示了静摩擦力变化的图像。
[创新训练]
1．如图所示为研究物块与长木板之间摩擦力大小的实验装置。将一物块和长木板叠放于水平桌面上。轻质弹簧测力计一端固定，另一端用细线与物块水平相连。现在用轻绳与长木板连接，用手向右水平拉轻绳，使长木板在桌面上滑动。弹簧测力计示数稳定后，下列说法正确的是( )
A．物块与长木板之间的摩擦力是静摩擦力
B．长木板必须在桌面上做匀速直线运动
C．弹簧测力计示数一定等于物块受到的摩擦力
D．弹簧测力计示数一定等于长木板受到的摩擦力
解析：选C 物块与长木板间发生相对运动，是滑动摩擦力，只要两者间发生相对运动即可，长木板不必一定在桌面上做匀速直线运动，A、B错误；物块受力平衡，弹簧测力计示数等于物块受到的滑动摩擦力，C正确；长木板与物块、桌面间都会有摩擦力，D错误。
2．(2020·北京等级考)某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F­t图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A．实验中必须让木板保持匀速运动
B．图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线
C．最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7
D．只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数
解析：选C 实验过程中物块处于平衡状态即可，没有必要让木板保持匀速运动，A错误；由于物块处于平衡状态，所以其在水平方向上受到的拉力(传感器的示数)与摩擦力大小相等，但是不能说拉力(传感器的示数)就是摩擦力，B错误；由题图乙可知最大静摩擦力约为10 N，滑动摩擦力约为7 N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，C正确；由于不知道物块的质量，也就不知道物块对木板的压力，因此只用题图乙的数据无法求出物块与木板间的动摩擦因数，D错误。
(二)探究分力的大小与夹角的关系

(选自鲁科版新教材必修第一册P97)
[精要解读]
1．用一根橡皮条将杯子拉动，感受两手用力的大小随橡皮条夹角的变化。
2．当合力一定时，分力的大小将随分力间夹角的改变而改变，当两分力大小相等时，夹角越大，分力越大。
[创新训练]
1.假期里，一位同学在厨房里协助妈妈做菜，对菜刀发生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大(如图所示)，他先后做出过几个猜想，其中合理的是( )
A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了外形美观，跟使用功能无关
B．在刀背上加上同样的力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关
C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大
D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大
解析：选D 把刀刃部分抽象后，可简化成一个等腰三角劈，设顶角为2θ，背宽为d，侧面长为l，如图乙所示，当在劈
背施加压力F后，产生垂直侧面的两个分力F1、F2，使用中依靠着这两个分力分开被加工的其他物体。由对称性知，这两个分力大小相等(F1＝F2)，因此画出力分解的平行四边形，实为菱形，如图丙所示。刀背上加上一定的压力F时，顶角越小，sin θ的值越小，F1和F2越大。
但是，刀刃的顶角越小时，刀刃的强度会减小，碰到较硬的物体刀刃会卷口甚至碎裂，实际，所以做成前部较薄，后部较厚。使用时，用前部切一些软的物品(如鱼、肉、蔬菜、水果等)，用后部斩劈坚硬的骨头之类的物品，故D项正确，A、B、C三项错误。
2.如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为( )
A.eq \f(m,2) B.eq \f(\r(3),2)m
C．m D．2m
解析：选C 如图所示，由于不计摩擦，线上张力处处相等，且轻环受细线的作用力的合力方向指向圆心。由于a、b间距等于圆弧半径，则∠aOb＝60°，进一步分析知，细线与aO、bO间的夹角皆为30°。取悬挂的小物块研究，悬挂小物块的细线张角为120°，由平衡条件知，小物块的质量与小球的质量相等，即为m。故选项C正确。
(一)从石拱桥到钢索斜拉桥
[思维建模]
1．拱桥上的受力分析如图。
2．无论是拱桥，还是斜拉桥，都离不开力的合成与力的分解的原理。
[创新训练]
1.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.eq \f(mg,2sin α) B.eq \f(mg,2cs α)
C.eq \f(1,2)mgtan α D.eq \f(1,2)mgct α
解析：选A 石块受力如图所示，由对称性可知两侧面所受弹力FN1和FN2大小相等，设为FN，由三力平衡可知四边形OABC为菱形，故△ODC为直角三角形，且∠OCD＝α，则由eq \f(1,2)mg＝FNsin α可得FN＝eq \f(mg,2sin α)，故A正确。
2．(2019·天津高考)2018年10月23日，港珠澳跨海大桥正式通车。为保持以往船行习惯，在航道处建造了单面索(所有钢索均处在同一竖直面内)斜拉桥，其索塔与钢索如图所示。下列说法正确的是( )
A．增加钢索的数量可减小索塔受到的向下的压力
B．为了减小钢索承受的拉力，可以适当降低索塔的高度
C．索塔两侧钢索对称且拉力大小相同时，钢索对索塔的合力竖直向下
D．为了使索塔受到钢索的合力竖直向下，索塔两侧的钢索必须对称分布
解析：选C 增加钢索数量，其整体重力变大，故索塔受到向下的压力变大，A错误。若索塔高度降低，则钢索与竖直方向夹角θ将变大，由Tcs θ＝G可知，钢索拉力T将变大，B错误。两侧拉力对称，合力一定在夹角平分线上，即竖直向下，C正确。若钢索非对称分布，但其水平方向的合力为0，合力仍竖直向下，D错误。
(二)从儿童滑梯到客机紧急出口
[思维建模]
1．儿童滑梯和客机紧急出口的气囊都可以建立斜面模型。
2．人在滑梯上受力情况和在气囊上受力情况也十分相似。
[创新训练]
1．某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6 m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯的高度至少为( )
A．6 m B．3.6 m
C．2.4 m D．1.2 m
解析：选C 将滑梯抽象为一个斜面模型，小孩在滑梯上受力如图，设AB＝l，AC＝b，BC＝h，根据平衡条件。
Gsin θ＝μGcs θ
即G·eq \f(h,l)＝μGeq \f(b,l)
解得h＝μb＝0.4×6 m＝2.4 m，C正确。
2．民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。若机舱口下沿距地面3.2 m，气囊所构成的斜面长度为6.5 m。若要保持人员在气囊斜面上匀速滑下，气囊的动摩擦因数大约是( )
A．0.1 B．0.2
C．0.4 D．0.6
解析：选D 若人能在气囊上匀速滑下，则
Gsin θ＝μGcs θ
故μ＝tan θ＝eq \f(3.2,\r(6.52－3.22))≈0.6。
3.如图所示，物体B叠放在物体A上，A、B的质量均为m，且上、下表面均与斜面平行，它们以共同速度沿倾角为θ的固定斜面C匀速下滑，则( )
A．A、B间没有静摩擦力
B．A受到B的静摩擦力方向沿斜面向上
C．A受到斜面的滑动摩擦力大小为mgsin θ
D．A与斜面间的动摩擦因数μ＝tan θ
解析：选D 对物体B受力分析可知，B一定受重力、支持力，将重力分解可知重力有沿斜面向下的分力，B能匀速下滑，受力一定平衡，故A对B应有沿斜面向上的静摩擦力；根据力的相互作用规律可知，A受到B的静摩擦力应沿斜面向下，故A、B错误。对A、B整体分析，并将整体重力分解，可知沿斜面方向上，重力的分力与摩擦力等大反向，故A受到斜面的滑动摩擦力沿斜面向上，大小为2mgsin θ，C错误。对A、B整体分析，受重力、支持力和滑动摩擦力，由于匀速下滑，故重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力平衡，故2mgsin θ＝μ·2mgcs θ，解得μ＝tan θ，D正确。