高考物理一轮复习第二章相互作用高考热点讲座2学案

第二章 相互作用

热点一　整体法和隔离法在受力分析中的应用

　(2020·庐巢七校联盟第三次联考)如图甲所示，A、B两小球通过两根轻绳连接并悬挂于O点，已知两轻绳OA和AB的长度之比为∶1，A、B两小球质量分别为2m和m，现对A、B两小球分别施加水平向右的力F1和水平向左的力F2，两球恰好处于如图乙所示的位置静止，此时B球恰好在悬点O的正下方，轻绳OA与竖直方向成30°角，则(　　)

A．F1＝F2 B．F1＝F2

C．F1＝2F2 D．F1＝3F2

[解析]　由题意知两轻绳OA和AB的长度之比为∶1，B球恰好在悬点O的正下方，由几何关系可知，OA与AB垂直；以B球为研究对象，由平衡条件得：

F2＝mgtan (90°－30°)＝mg

以AB两球整体为研究对象，由平衡条件得

F1－F2＝3mgtan 30°

可得F1＝2mg，则F1＝2F2

故A、B、D错误，C正确。

[答案]　C

　(2020·重庆市一中上学期期末)如图所示，物体A的左侧为粗糙竖直墙面，B的下面有一竖直压缩的弹簧，A、B保持静止，则(　　)

A．物体A与墙面间一定有弹力

B．物体A与墙面间一定有摩擦力

C．物体A受到5个力的作用

D．弹簧的弹力大小等于A、B的重力之和

[解析]　整体受力平衡，竖直方向受到重力和弹簧的弹力，水平方向不受力，所以A与墙之间没有弹力；没有弹力就不会有摩擦力，故A、B错误。物体A受重力和B对A的支持力与摩擦力，故C错误。整体分析可知，弹簧的弹力大小等于A、B的重力之和，故D正确。

[答案]　D

热点二　动态平衡问题的处理方法

1．解析法

　(多选)(2021·广东中山市高三月考)如图所示，两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上，其上有一光滑圆柱C，三者半径均为R。C的质量为m，A、B的质量都为，与地面的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A，使A缓慢移动，直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)

A．未拉A时，C受到B作用力的大小为mg

B．C下滑过程中受到B的作用力最大值为mg

C．移动的整个过程中，拉力做的功为mgR

D．μ的最小值为

[解析]　未拉A前，C受力平衡，对C受力分析，如图甲所示，根据平衡条件可得2Fcos 30°＝mg，解得C受到B作用力的大小F＝mg，A正确；

C降落到地面前瞬间，B对C支持最大为Fm，如图乙所示，则根据力的平衡可得2Fmcos 60°＝mg，解得Fm＝mg，B正确；

所以最大静摩擦力至少为fm＝Fmcos 30°＝mg，B对地面的压力FN＝mBg＋mCg＝mg，B受地面的摩擦力f＝μmg，根据题意有：fm＝f，解得μ＝，所以动摩擦因数的最小值μmin＝，D正确；C下降的高度h＝(－1)R，A的位移x＝2(－1)R，摩擦力做功的大小Wf＝fx＝2(－1)μmgR，对整体，根据动能定理有：W－Wf＋mgh＝0，解得W＝(2μ－1)(－1)mgR，C错误。

[答案]　ABD

2．图解法

 　(2020·湖南常德一模)如图所示，顶端附有光滑定滑轮的斜面体静止在粗糙的水平地面上。一条绳跨过定滑轮平行于斜面与物块P连接，一条绳连接小球Q，另一条绳OA在外力F的作用下使夹角θ<90°，三条细绳结于O点，P、Q两物体处于静止状态。现缓慢改变绳OA的方向至θ>90°，且保持结点O位置不变，整个装置始终处于静止状态。下列说法正确的是(　　)

A．斜面对物块P的摩擦力一定增大

B．绳OA的拉力先减小后增大

C．地面对斜面体的摩擦力方向可能向右

D．地面对斜面体的支持力等于物块P和斜面体的重力之和　

[解析]　缓慢改变绳OA的方向至θ>90°的过程，OA拉力的方向变化如图从1位置到2位置到3位置所示，可见OA的拉力先减小后增大，OP的拉力一直增大；由于不知道初始状态下P受到的摩擦力大小和方向，故斜面对物块P的摩擦力无法判断，故A错误，B正确；以斜面和PQ整体为研究对象受力分析，根据平衡条件：斜面受地面的摩擦力与OA绳子水平方向的拉力等大反向，故摩擦力方向向左，故C错误；设OA与竖直方向夹角为α，以斜面体和P、Q整体为研究对象受力分析，根据竖直方向受力平衡：N＋Fcos α＝M斜g＋MPg＋MQg，由上图分析可知F的最大值即为MQg(当F方向竖直向上时)，故Fcos α<MQg；则N>M斜g＋MPg，故D错误。

[答案]　B

3．相似三角形法

 　光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的绳由底端缓慢拉到顶端的过程中，试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力FN的变化情况(如图所示，小球和滑轮可看成质点)。

[解析]　作出小球的受力示意图，如图所示，从图中可得到相似三角形。

设半球面的半径为R，定滑轮到半球面最高点的距离为h，定滑轮到小球间绳长为L，根据三角形相似得

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得F＝mg，FN＝mg

由于在拉动过程中h、R不变，L变小，故F减小，FN不变。

[答案]　见解析