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直击高考—物体受力分析 2

导语:近年来,受力分析考题对知识点的综合考察程度越来越高,将受力分析与运动过程分析、做功、动能、动量等相结合,考察考生综合运用知识的能力。

1.2010福建卷).质量为 2 kg的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为 02,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。t= 0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力 F的作用, F随时间 t的变化规律如图所示。重力加速度 g10 m/ s 2,则物体在 t= 0t= 12 s这段时间内的位移大小为()

A18 m

B54 m

C72 m

D198 m

【命题特点】本题属于多过程问题,综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动,需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质。

解析:拉力只有大于最大静摩擦力时,物体才会由静止开始运动

0-3 s时: F= f max,物体保持静止, s 1= 0

3-6 s时: F> f max,物体由静止开始做匀加速直线运动

v= at= 6 m/ s

6-9 s时: F= f,物体做匀速直线运动

s 3= vt= 6× 3= 18 m

9-12 s时: F> f,物体以 6 m/ s为初速度,以 2 m/ s 2为加速度继续做匀加速直线运动

所以 0-12 s内物体的位移为: s= s 1+ s 2+ s 3+ s 4= 54 mB正确。

答案: B

【启示】多过程问题能体现考生的判断力,组合题能综合考查学生多方面的知识,这类题目复习中应引起重视。

2.2010上海物理)倾角θ= 37°,质量 M= 5 kg的粗糙斜面位于水平地面上,质量 m= 2 kg的木块置于斜面顶端,从静止开始匀加速下滑,经 t= 2 s到达底端,运动路程 L= 4 m,在此过程中斜面保持静止( sin 37°= 0.6cos 37°= 0.8g10 m/ s 2),求:

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1)地面对斜面的摩擦力大小与方向;

2)地面对斜面的支持力大小

3)通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。

解析:( 1)隔离法:

对木块: mgsinθ- f 1= mamgcosθ- N 1= 0

因为,得 a= 2 m/ s

所以, f 1= 8 NN 1= 16 N

对斜面:设摩擦力 f向左,则 f= N 1 sinθ- f 1 cosθ= 3.2 N,方向向左。

(如果设摩擦力 f向右,则 f=- N 1 sinθ+ f 1 cosθ=- 3.2 N,同样方向向左。

2)地面对斜面的支持力大小

3)木块受两个力做功

重力做功: W G= mgh= mgs sinθ= 48 J

摩擦力做功: W f=- fs=- 32 J

合力做功或外力对木块做的总功: W= W G+ W f= 16 J

动能的变化

所以,合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化(增加),证毕。