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    届高三物理三轮冲刺同步练习 重力 基本相互作用 新人教版

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    物理必修11 重力 基本相互作用巩固练习

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    这是一份物理必修11 重力 基本相互作用巩固练习,共19页。
    根据近三年高考命题特点和规律,复习本专题时,要注意以下几个方面:
    共点力的平衡问题是课改区高考的热点,期中力的动态变化分析、力的合成与分解 仍是今后高考的热点,建议复习是要注意加强受力分析的训练,使学生掌握受力分析的常用方法,如三角形法、正交分解法等。
    牛顿运动定律及其应用一直是各省各区高考的重点,特别是牛顿运动定律与运动学定律、能量、电磁场等内容相结合更是高考的热点,甚至有可能会出现在高考压轴题中。
    【考纲点击】
    【网络互联】
    第1讲 力与物体的平衡
    【核心要点突破】
    知识链接
    一、常见的几种力
    1.重力
    ⑴产生:重力是由于地面上的物体受到地球的万有引力而产生的,但两者不等价,因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的向心力,而另一个分力即重力,如右图所示。
    ⑵大小:随地理位置的变化而变化。ww
    在两极:G=F万
    在赤道:G= F万-F向
    一般情况下,在地表附近G=mg
    ⑶方向:竖直向下,并不指向地心。ww
    2.弹力
    ⑴产生条件:①接触②挤压③形变
    ⑵大小:弹簧弹力F=kx,其它的弹力利用牛顿定律和平衡条件求解。ww
    ⑶方向:压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体,若接触面是球面,则弹力的作用线一定过球心,绳的作用力一定沿绳,杆的作用力不一定沿杆。
    3.摩擦力ww
    ⑴产生条件:①接触且挤压②接触面粗糙③有相对运动或者相对运动趋势
    ⑵大小:滑动摩擦力,与接触面的面积无关,静摩擦力根据牛顿运动定律或平衡条件ww求解。ww
    ⑶方向:沿接触面的切线方向,并且与相对运动或相对运动趋势方向相反
    4.电场力
    ⑴电场力的方向:正电荷受电场力的方向与场强方向一致,负电荷受电场力的方向与场强方向相反。
    ⑵电场力的大小:,若为匀强电场,电场力则为恒力,若为非匀强电场,电场力将与位置有关。
    5.安培力
    ⑴方向:用左手定则判定,F一定垂直于I、B,但I、B不一定垂直,I、B有任一量反向,F ww
    也反向。
    ⑵大小: ww
    ①此公式只适用于B和I互相垂直的情况,且L是导线的有效长度。
    ②当导线电流I与 B平行时,。
    6.洛伦兹力
    ⑴洛伦兹力的方向
    ①洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直,又与磁场方向垂直,所以洛伦兹力方向总是垂ww直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的平面。
    ②洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向,当电荷运动方向改变时,洛伦兹力的方向也发生改变。
    ③由于洛伦兹力的方向始终与电荷运动方向垂直,所以洛伦兹力对电荷永不做功。ww
    ⑵洛伦兹力的大小:
    当,,此时电荷受到的洛伦兹力最大
    当,,即电荷的运动方向与磁场方向平行时,不受洛伦兹力的作用。
    当,,说明磁场只对运动电荷产生力的作用。
    深化整合
    一、摩擦力与弹力的分析与判断
    1. 摩擦力与弹力的关系:
    (1)产生摩擦力的条件是在产生弹力的条件基础上,增加了接触面不光滑和物体间有相对运动或相对运动趋势。因此,若两物体间有弹力产生,不一定产生摩 擦力,但若两物体间有摩擦力产生,必有弹力产生。
    (2)在同一接触面上产生的弹力和摩擦力的方向相互垂直。
    (3)滑动摩擦力大小与同一接触面上的弹力(压力)大小成正比:f=μN,而静摩擦力(除最大静摩擦力外)大小与压力无关。
    2. 摩擦力方向的判断
    (1)假设法:即先假定没有摩擦力(即光滑)时,看相对静止的物体间能否发生相对运动,若能,则有静摩擦力,方向与相对运动方向相 反;若没有,则没有静摩擦力。换句话说,静摩擦力的存在是为了使两物体相对静止,若没有它,两物体也相对静止,就没有静摩擦力。
    (2)根据物体的运动状态,用牛顿第二定律来判断。此法关键是先判明物体的运动状态(即加速度方向),再利用牛顿第二定律(F=ma)确定合力的方向,然 后受力分析决定静摩擦力的方向。
    (3)利用牛顿第三定律(即作用力与反作用力反向)来判断。此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”,先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向,再确定另一物 体受到的摩擦力方向。
    【典题训练1】(2009·天津高考)物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上,B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是( )
    【解析】选D.因四种情况下物块均静止,因此物块均受静摩擦力,由平衡条件可得:FfA=FfB=mgsinθ,物块受的静摩擦力不变,故A、B错误;分析C图可得: FfC=mgsinθ-Fsinθ,则物块所受静摩擦力减小,故C错误;FfD=mgsinθ+Fsinθ,故D图中物块所受的静摩擦力一定增大,故选D.
    二、物体受力分析的常用方法及注意的问题
    1、 常用方法
    (1)整体法;当只涉及系统外力而不涉及系统内部物体之间的内力时,则可以选整个系统为研究对象,而不必对系统内部物体一一隔离分析
    (2)隔离法:为了弄清系统内某个物体的受力和运动情况,一般采用隔离法
    2、 注意问题
    (1)分析的是物体受到哪些“性质力”(按性质分类的力),不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析。
    (2)要区分外力和内力,对几个物体组成的系统进行受力分析时,这几个物体的内力不能在受力图中出现。当隔离某一物体分析时,原来的内力变为外力,要画在受力图上。
    【典例训练2】(2009·山东高考)如图1-1-6所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心.一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点.设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ.下列关系式正确的是( )
    【解析】选A.对滑块受力分析如图所示,由平衡条件得:FN·sinθ=mg,FNcsθ=F,可得出:FN=,
    F= ,故B、C、D均错误,A正确.
    三、求解平衡问题常用的方法
    1、 有不少三力平衡问题,既可从平衡的观点(根据平衡条件建立方程)求解——平衡法,也可从力的分解的观点(将某力按其 作用效果分解)求解——分解法.两种方法可视具体问题灵活选用。但平衡法是求解平衡问题的基本方法,特别对三个以上力的平衡问题,分解法失效,平衡法照样 适用;
    2、 相似三角形法:通过力三角形与几何三角形相似求未知力.对解斜三角形的情况更显优越性;
    3、 力三角形图解法:当物体所受的力变化时,通过对几个特殊 状态画出力图(在同一图上)对比分析,使动态问题静态化,抽象问题形象化,问题将变得易于分析处理。
    【典例训练3】我国国家大剧院外部呈椭球型,假设国家大剧院的屋顶为半球型,一警卫员为执行特殊任务,必须冒险在半球型屋顶上向上缓慢爬行(如图1所示),他在向上爬的过程中( )
    A.屋顶对他的支持力变大
    B.屋顶对他的支持力变小
    C.屋顶对他的摩擦力变大
    D.屋顶对他的摩擦力变小
    【解析】选A、D.分析警卫员的受力情况,由平衡条件得:支持力FN=mgcsθ,摩擦力Ff=mgsinθ,随着θ的减小,FN增大,Ff变小,故B、C错误,A、D正确.
    【高考真题探究】
    1.(2010·浙江理综·T14)如图所示,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
    【命题立意】本题以竖直上抛运动为背景,主要考查受力分析、牛顿运动定律。
    【规范解答】选A,因为A、B一起运动,可以A、B整体为研究对象,在上升和下降过程中,A、B的加速度都为重力加速度,隔离B,假设A对B的压力为F,则由牛顿第二定律得:,故A正确,B、C、D错误。
    2.(2010·安徽理综·T19)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示。若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力。则木板P 的受力个数为
    A. 3 B.4
    C.5 D.6
    【命题立意】本题以斜面体为背景,结合连接体的匀速运动情景,主要考查整体法与隔离法的应用、受力分析、共点力的平衡条件、牛顿第三定律等知识点。
    【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析:用共点力的平衡条件和牛三律解题
    受力分析
    选取研究对象
    【规范解答】选C.先把P、Q看成一个整体进行分析,受重力、斜面的支持力、斜面的摩擦力三个力作用下处于平衡状态。隔离Q进行分析,受重力、斜面的支持力、弹簧的弹力(沿斜面向上)三个力作用下处于平衡状态。由牛顿第三定律可知Q对P有一个压力,弹簧对P有一个弹力(沿斜面向下),所以P共受到5个力的作用,C正确。
    3.(2010·广东理综·T13)图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A,B点等高,O为结点,轻绳AO、BO长度相等,拉力分别为FA ,FB灯笼受到的重力为 G.下列表述正确的是
    A.FA一定小于G B.FA与FB大小相等
    C.FA与FB是一对平衡力 D.FA与FB大小之和等于G
    【命题立意】本题主要考查力的平衡条件及推论、力的平行四边形法则、正交分解法。
    【规范解答】选B,由A、B两点等高,AO、BO等长可知,AO绳与BO绳两力对称,B选项正确;若两绳间的夹角θ=1200时,;当θ1200时:,故A选项错误;这两个力的矢量和与重力是平衡力,C选项错误;这两个力不是大小之和而是矢量之和,D选项错误。
    4.(2010·江苏物理卷·T3)如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机,三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成角,则每根支架中承受的压力大小为
    (A)(B)(C)(D)
    【命题立意】本题借助生活实例照相机放在三角架上问题,来考查共点力的平衡或力的合成的问题,题目设置方式较新颖,难度中等。
    【思路点拨】应用共点力的平衡条件,物体所受的合外力为零,即本题照相机所受的合力在竖直方向为零。
    【规范解答】选D 对照相机进行受力分析可知,在竖直方向有:,解得:。选项D正确,其它选项是错误的。
    5.(2010·山东理综·T17)如图所示,质量分别为、的两个物体通过轻弹簧连接,在力的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动(在地面,在空中),力与水平方向成角。则所受支持力N和摩擦力正确的是
    A.
    B.
    C.
    D.
    【命题立意】本题以连接体的匀变速直线运动为情景,主要考查整体法、共点力的平衡条件等知识点。
    【规范解答】选AC. 把、的两个物体看成一个整体进行研究,进行受力分析,水平方向上:,C正确;竖直方向上:,所以,所以A正确。
    6.(2010·新课标全国卷·T18)如图所示,一物块置于水平地面上。当用与水平方向成60°角的力F1 拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2 推物块时,物块仍做匀速直线运动。若F1 和F2 的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为

    A. B. C. D.
    【命题立意】本题以推、拉物体在粗糙水平面上匀速运动命题,考查力的分解和物体的平衡条件。
    【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析:
    对物体进行受力分析
    正交分解列平衡方程
    解方程得结果
    【规范解答】选B,物体受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff、已知力F处于平衡,根据平衡条件,有,,联立解得:
    【专题模拟演练】
    一、选择题
    1、(2011·浙江省一级重点中学期中考试)一端装有定滑轮的粗糙斜面体放在地面上,A、B两物体通过细绳连接,并处于静止状态(不计绳的质量和绳与滑轮间的摩擦),如图所示.现用水平力F作用于物体B上,缓慢拉开一小角度,此过程中斜面体与物体A仍然静止.则下列说法正确的是
    A.水平力F一定变大
    B.绳子对物体A的拉力一定变大
    C.斜面对物体A的摩擦力一定变大
    D.斜面体所受地面的支持力一定不变
    2、(2010·扬州四模)在上海世博会最佳实践区,江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色.如图所示,在竖直放置的穹形光滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G.现将轻绳的一端固定于支架上的A点,另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高).则绳中拉力大小变化的情况是
    A.先变小后变大
    B.先变小后不变
    C.先变大后不变
    D.先变大后变小
    3、 (2010·徐州市三模)如图所示,置于固定斜面上的物体A受到平行于斜面向下的力,作用保持静止.若力F大小不变,将力F在竖直平面内由沿斜面向下缓慢的转到沿斜面向上(转动范围如图中虚线所示).在F转动过程中,物体始终保持静止.在此过程中物体与斜面间的
    A.弹力可能先增大后减小 B.弹力一定先减小后增大
    C.摩擦力可能先减小后增大 D.摩擦力一定一直减小
    4、 (2010·济宁市二模)如图所示,将半径为的半球体放在地面上,一质量为的小 朋友(可视为质点)坐在球面上,他与球心的连线与水平地面之间的夹角为、与半球体同的动摩擦因数为,小朋友和半球体均处于静止状态,则下列说法正确的是( )
    A.地面对半球体的摩擦力方向水平向左
    B.小朋友对半球体的压力大小为
    C.小朋友所受摩擦力的大小为
    D.小朋友所受摩擦力的大小为
    5、 (2010·朝阳区二模)如图所示,A、B为竖直墙壁上等高的两点AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆。转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面上。∠AOB=90°,∠COD=60°。若在O点处用轻绳悬挂一个质量为m的物体,则平衡后绳AO所受拉力的大小为( )
    A.B.
    C.D.
    6、 (2010·红桥区二模)半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止。如图所示是这个装置的纵截面图。若用外力使MN保持竖直,缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是
    A.MN对Q的弹力逐渐减小
    B.地面对P的摩擦力逐渐增大
    C.P、Q间的弹力先减小后增大
    D.Q所受的合力逐渐增大
    7、 (2010·泰安市二模)如图所示,质量分别为mA、mB的两物块A、B叠放在一起,若它们共同沿固定在水平地面倾角为α的斜面匀速下滑。则( )
    A.A、B间无摩擦力
    B.A、B间有摩擦力,且A对B的摩擦力对B做正功
    C.B与斜面间的动摩擦因数μ=tanα
    D.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向上
    二、计算题
    8、 如图6所示,倾角为θ且用绝缘材料做成的斜面上有一个质量为m、电荷量为+q的小滑块,小滑块与斜面的动摩擦因数为μ(μ

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