高考物理【一轮复习】讲义练习第1讲　重力　弹力　摩擦力

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习第1讲　重力　弹力　摩擦力，共20页。试卷主要包含了掌握重力的大小、方向及重心，6，则cs α＝0等内容，欢迎下载使用。
学习目标 1.掌握重力的大小、方向及重心。 2.知道弹力产生的条件，会判断弹力的有无及方向，掌握弹力大小的计算方法，理解胡克定律。 3.会判断摩擦力的有无及方向，能用动摩擦因数计算滑动摩擦力的大小。
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易错提醒 对摩擦力理解的六大常见误区
1.思考判断
(1)重力就是地球对物体的吸引力。(×)
(2)形状规则的物体的重心一定在物体的几何中心。(×)
(3)重力加速度g的大小与在地球表面的位置有关。(√)
(4)只要物体发生形变就会产生弹力作用。(×)
(5)轻绳产生的弹力方向一定沿着绳并指向绳收缩的方向。(√)
(6)轻杆产生的弹力方向一定沿着杆的方向。(×)
(7)滑动摩擦力的方向与物体的运动方向一定相反。(×)
(8)静摩擦力可能是动力，滑动摩擦力一定是阻力。(×)
(9)正压力越大，摩擦力可能越大，也可能不变。(√)
(10)滑动摩擦力与接触面积有关，相同材料的两物体接触面积越大，滑动摩擦力越大。(×)
2.在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个20 N钩码，平衡时弹簧伸长了2 cm，如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码(弹簧始终发生弹性形变)，则下列说法正确的是( )
A.弹簧伸长了4 cm
B.弹簧产生的弹力仍为20 N
C.弹簧的原长为2 cm
D.弹簧的劲度系数为10 N/m
答案 A
3.(人教版必修第一册65~66页演示实验改编)某实验小组利用图甲所示的装置研究物块与木板之间的摩擦力。水平实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在粗糙的均匀长木板上，物块重力为5 N。水平向左拉木板，传感器记录的拉力F－t图像如图乙所示。完成下列填空。
(1)此实验木板是否一定做匀速直线运动 (选填“一定”或“不一定”)。
(2)物块受到的最大静摩擦力为 。
(3)物块与木板之间的滑动摩擦因数为 。
答案 (1)不一定 (2)2.6 N (3)0.4
考点一 弹力的分析与计算
角度 弹力的有无及方向判断
例1 (多选)如图所示，小球处于静止状态，各接触面光滑，则小球受到两个弹力的是( )
答案 BC
解析 A中小球处于静止状态，重力和绳的弹力平衡，斜面与小球之间不可能产生弹力，否则小球不可能静止，故A中小球只受一个弹力作用，故A错误;B中水平面对小球有弹力作用，由于F的作用，小球与斜面之间产生弹性形变，所以斜面和小球之间有弹力作用，故B中小球受两个弹力作用，故B正确;C中小球在绳子拉力、重力、斜面的支持力三力作用下处于静止状态，因此小球受两个弹力作用，故C正确;D中竖直面对小球没有弹力作用，否则小球不可能处于静止状态，故D错误。
方法总结 判断弹力有无的四种方法
跟踪训练
1.如图所示，一根竖直弹簧的下端连接一个质量为m的光滑小球处于斜面和挡板之间，小球和斜面、挡板均接触，下列说法正确的是( )
A.若小球和斜面之间有弹力，则小球和挡板之间一定没有弹力
B.若小球与斜面之间有弹力，则小球和挡板之间不一定有弹力
C.若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间一定有弹力
D.若小球与挡板之间有弹力，则小球与弹簧之间不一定有弹力
答案 D
解析 若小球和斜面之间有弹力，因斜面对小球的弹力方向垂直斜面向上，有水平分量，则小球和挡板之间一定有弹力，故A、B错误;若小球与挡板之间有弹力，弹力方向水平向右，斜面对小球的弹力垂直斜面向上，重力方向竖直向下，这三个力可以平衡，则小球与弹簧之间不一定有弹力，故C错误，D正确。
角度 有关弹力的“三类模型”问题
三类模型的比较
模型 轻绳的弹力
例2 如图所示，水平直杆OP右端固定于竖直墙上的O点，长为L＝2 m的轻绳一端固定于直杆的P点，另一端固定墙上O点正下方的Q点，OP长为d＝1.2 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( )
A.10 NB.8 N
C.6 ND.5 N
答案 D
解析 设挂钩所在处为N点，延长PN交墙于M点，如图所示，同一条绳上拉力相等，根据对称性可知挂钩两边的轻绳与竖直方向的夹角相等，设为α，根据几何关系可知∠NQM＝∠NMQ＝α，故NQ＝MN，即PM等于绳长;根据几何关系可得sin α＝POPM＝0.6，则cs α＝0.8，根据平衡条件可得2FTcs α＝G，解得FT＝5 N，故D正确。
模型 弹簧的弹力
例3 (2024·湖南长沙模拟)如图所示，某创新实验小组制作了一个半径为8 cm的圆环，将3个相同的轻弹簧一端等间距地连接在圆环上的A、B、C三点，另外一端连接于同一点，结点恰好在圆心O处。将圆环水平放置，在结点O处悬挂一瓶矿泉水，缓慢释放直至平衡时测得结点下降了6 cm。已知轻弹簧的原长为8 cm，矿泉水的重力为6 N，则弹簧的劲度系数为( )
A.500 N/mB.5003 N/m
C.5 N/mD.53 N/m
答案 B
解析 由几何关系可知每根弹簧此时的长度为l＝l02＋h2＝10 cm，此时每根弹簧与竖直方向夹角为tan θ＝86＝43，可知θ＝53°，由平衡条件可知3k(l－l0)cs 53°＝mg，可得k＝5003 N/m，故B正确。
模型 杆的弹力
例4 如图所示为位于水平面上的小车，固定在小车上的支架斜杆与竖直杆的夹角为θ，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(a≠0)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斜向上
C.杆对小球的弹力大小为mg
D.杆对小球的弹力大小为(mg)2＋(ma)2
答案 D
解析 对小球受力分析如图所示，由图可知，当a大小不同时，杆上的弹力与竖直方向的夹角也不同，方向不一定沿杆，但一定是斜向上，且F>mg，选项A、B、C错误;由几何关系可知，F＝(mg)2＋(ma)2，选项D正确。
计算弹力大小的三种方法
(1)应用胡克定律F＝kx计算弹簧的弹力，拉伸量与压缩量相等时弹力大小相等、方向相反。
(2)静止或做匀速直线运动时应用平衡法计算弹力。
(3)有加速度时应用牛顿第二定律计算弹力。
考点二 摩擦力的有无及方向判断

例5 (2024·黑吉辽卷，3)利用砚台将墨条研磨成墨汁时讲究“圆、缓、匀”。如图，在研磨过程中，砚台始终静止在水平桌面上。当墨条的速度方向水平向左时( )
A.砚台对墨条的摩擦力方向水平向左
B.桌面对砚台的摩擦力方向水平向左
C.桌面和墨条对砚台的摩擦力是一对平衡力
D.桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力是一对平衡力
答案 C
解析 墨条相对于砚台水平向左运动，砚台对墨条有向右的摩擦力，A错误;根据牛顿第三定律知，墨条对砚台有向左的摩擦力，砚台处于平衡状态，故桌面对砚台有向右的摩擦力，B错误;砚台处于平衡状态，水平方向只受桌面和墨条对其的摩擦力，故这两个力是一对平衡力，C正确;桌面对砚台的支持力等于砚台的重力与墨条对砚台的压力之和，故桌面对砚台的支持力与墨条对砚台的压力不是一对平衡力，D错误。
拓展 如图所示，在力F的作用下，三个物块均保持相对静止。
(1)试分析各接触面间的摩擦力;
(2)若将外力F作用在物块3上，试分析各接触面间的摩擦力;
(3)[例5]与上述模型是否相同。
答案 (1)1、2之间无摩擦力，3对2的摩擦力向左，Ff32＝F，则2对3的摩擦力向右，Ff32＝Ff23，地面对3的摩擦力向左，Ff地＝Ff23。
(2)若将外力F作用在3上，则Ff12、Ff23均为0，只有地面对3有方向向左的摩擦力，大小Ff3＝F。
(3)[例5]中的墨条、砚台、桌面三个物体上、下叠加与1、2、3三个物体上、下叠加模型相同。
静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法
(2)状态法
根据平衡条件、牛顿第二定律，判断静摩擦力的方向。
(3)牛顿第三定律法
先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力的方向。
跟踪训练
2.(2025·浙江宁波高三阶段测试)两静止在水平地面上的“人字梯”和“八字脚”桌子如图所示，“人字梯”上端有铰链链接可改变左右两脚的夹角，桌子为一次注塑成型的塑料桌，则( )
A.塑料桌桌脚可能不受地面摩擦力作用
B.“人字梯”梯脚不受地面摩擦力作用
C.塑料桌左侧桌脚一定受到地面水平向右的摩擦力
D.“人字梯”左边梯脚受到地面的摩擦力水平向左
答案 A
解析 桌子为一次注塑成型的塑料桌，静止在水平地面上，对桌子进行分析，受到重力、地面的支持力，重力与支持力的方向均沿竖直方向，因此桌子在水平方向没有运动趋势，即塑料桌桌脚不受地面的摩擦力作用，故A正确，C错误;对“人字梯”左侧半边梯子进行分析，受到重力、地面的支持力、右侧半边梯子向左的弹力和地面水平向右的摩擦力作用，同理可以判定，右侧半边梯子受到地面水平向左的摩擦力作用，故B、D错误。
考点三 摩擦力大小的计算
1.静摩擦力大小的分析与计算
(1)物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，利用力的平衡条件来计算静摩擦力的大小。
(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力提供加速度，有Ff＝ma。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。
2.滑动摩擦力大小的分析与计算
(1)公式法:滑动摩擦力的大小用公式Ff＝μFN来计算，应用此公式时要注意以下几点:
①μ为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、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滑动摩擦力略小于最大静摩擦力，一般情况下，可认为滑动摩擦力与最大静摩擦力近似相等。
③滑动摩擦力的大小与物体速度的大小、接触面积的大小无关。

例6 (2024·山东卷，2)如图所示，国产人形机器人“天工”能平稳通过斜坡。若它可以在倾角不大于30°的斜坡上稳定地站立和行走，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则它的脚和斜坡间的动摩擦因数不能小于( )
A.12B.33
C.22D.32
答案 B
解析 斜坡倾角越大，“天工”越容易下滑，只要保证“天工”在30°倾角的斜坡上不下滑，在小于30°倾角的斜坡上更不会下滑，对在30°倾角的斜坡上的“天工”受力分析，有μmgcs 30°≥mgsin 30°，解得μ≥33，B正确。
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3.打印机在正常工作的情况下，进纸系统每次只进一张纸。进纸系统的结构示意图如图所示，若图中有10张相同的纸，每张纸的质量为m，搓纸轮按图示方向转动并带动最上面的1张纸向右运动，搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1，纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2，工作时搓纸轮对第1张纸压力大小为F。打印机正常工作时，下列说法正确的是(重力加速度为g)( )
A.第2张纸与第3张纸之间的摩擦力为滑动摩擦力
B.第5张纸与第6张纸之间的摩擦力大小为μ2(F＋mg)
C.第10张纸与摩擦片之间的摩擦力大小为μ2(F＋10mg)
D.若μ1