2022年高考物理考点一遍过专题05力的概念及常见的三种力含解析

2022年高考物理考点一遍过专题05力的概念及常见的三种力含解析一、力1概念（1）力是物体间的相互作用，力总是成对出现的，这一对力的性质相同。不接触的物体间也可以有力的作用，如重力、电磁力等。（2）力是矢量，其作用效果由大小、方向和作用点三个要素决定。力的作用效果是使物体产生形变或加速度。2力的分类（1）按性质分类：重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力、安培力等。（2）按作用效果分类：拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力、回复力等。（3）按研究对象分类：内力和外力。3力的图示和示意图（1）力的图示：力的图示中，线段的长短表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线。（2）力的示意图：力的示意图只能粗略表示力的作用点和方向，不能表示力的大小。二、重力1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。2大小：G=mg。3g的特点（1）在地球上同一地点g值是一个不变的常数。（2）g值随着纬度的增大而增大。（3）g值随着高度的增大而减小。4方向：竖直向下。5重心（1）相关因素：物体的几何形状；物体的质量分布。（2）位置确定：质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定。三、弹力1形变：物体形状或体积的变化叫形变。2弹力（1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生力的作用。（2）产生条件：物体相互接触；物体发生弹性形变。3胡克定律（1）内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。（2）表达式：F=kx。k是弹簧的劲度系数，单位为N/m；k的大小由弹簧自身性质决定。x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度。4弹力的大小、有无及方向的判断（1）弹力有无的判断方法条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方法多用来判断形变较明显的情况。假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力，若运动状态改变，则此处一定有弹力。状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否维持原来的运动状态。（2）弹力方向的判断方法根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断。根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。（3）弹力的分析与计算首先分析物体的运动情况，然后根据物体的运动状态，利用共点力平衡的条件或牛顿第二定律求弹力。5几种典型接触弹力的方向确认：学￥弹力弹力的方向面与面接触的弹力垂直于接触面指向受力物体点与面接触的弹力过接触点垂直于接触面（或接触面的切面）而指向受力物体球与面接触的弹力在接触点与球心连线上，指向受力物体球与球接触的弹力垂直于过接触点的公切面，而指向受力物体6含弹簧类弹力问题的分析与计算中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个特性：（1）弹力遵循胡克定律F=kx，其中x是弹簧的形变量。（2）轻：即弹簧（或橡皮绳）的重力可视为零。（3）弹簧既能受拉力，也能受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能受拉力，不能受压力。（4）由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们产生的弹力立即消失。7滑轮模型与死结模型问题的分析（1）跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等。（2）死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等。（3）同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向。四、摩擦力1定义：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2产生条件（1）接触面粗糙；（2）接触处有挤压作用；（3）两物体间有相对运动或相对运动的趋势。3方向：与受力物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。4大小（1）滑动摩擦力：F=FN；（2）静摩擦力：0k2。a和b表示质量分别为ma和mb的两个小物体，mamb，将弹簧与物块按右图所示方式悬挂起来，现要求两根弹簧的总长度最大，则应使AS1在上，a在上 BS1在上，b在上CS2在上，a在上 DS2在上，b在上【参考答案】D【详细解析】根据胡克定律F=kx可知，当F=(ma+mb)g一定时，k和x成反比，故S2在上，上边弹簧最长；S1在下，当k一定时，F=mag和x成正比，故a在下，b在上，D正确。1在半球形光滑碗内斜搁一根筷子，如图所示，筷子与碗的接触点分别为A、B，则碗对筷子A、B两点处的作用力方向分别为A均竖直向上B均指向球心OCA点处指向球心O，B点处竖直向上DA点处指向球心O，B点处垂直于筷子斜向上【答案】D【解析】碗对筷子A、B两点处的作用力属于弹力，而接触的弹力总是垂直于接触面，因而寻找接触面便成为确定弹力方向的关键。在A点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在碗的内表面（半球面）上滑动，所以在A点处的接触面是球面在该点的切面，此处的弹力与切面垂直，即指向球心O。在B点处，当筷子滑动时，筷子与碗的接触点在筷子的下表面上滑动，所以在B点处的接触面与筷子平行，此处的弹力垂直于筷子斜向上。故选项D正确。2如图所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是A无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力B盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力C盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力D盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力【答案】A 如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力A方向向左，大小不变 B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小【参考答案】A【详细解析】对A、B整体受力分析如图所示，滑动摩擦力F使整体产生加速度a，a等于g不变，对B受力分析知，B所受静摩擦力Ff=mBa=mBg，大小不变，方向向左，故A对，BCD错。1如图所示，物体A置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述，正确的是A物体A随传送带一起向上运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下B物体A随传送带一起向下运动时，A所受的摩擦力沿斜面向下C物体A随传送带一起向下运动时，A不受摩擦力作用D无论A随传送带一起向上还是向下运动，传送带对物体A的作用力均相同【答案】D2如图所示，两个方向相反的水平力F1和F2分别作用在物体B、C上，力的大小满足F2=2F1=2F。物体A、B、C均处于静止状态，各接触面与水平地面平行。物体A、C间的摩擦力大小为Ff1，物体B、C间的摩擦力大小为Ff2，物体C与地面间的摩擦力大小为Ff3，则AFf1=F，Ff2=F，Ff3=0BFf1=0，Ff2=F，Ff3=FCFf1=F，Ff2=0，Ff3=0DFf1=0，Ff2=F，Ff3=2F【答案】B【解析】由于各物体均静止，所以它们受到的合外力均为零；物体A不会受C的摩擦力，否则A将加速，和题意状态矛盾，所以Ff1=0；B受到的合外力为零，则Ff2=F1=F；对C受力分析，水平方向上应有：F2=Ff2+Ff3=F+Ff3，Ff3=F，即地面对C有向右的摩擦力F，综上所述可知，选项B正确。3如图所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数为2。下列说法正确的是A木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mgB木板受到地面的摩擦力的大小一定是2(m+M)gC当F2(m+M)g时，木板便会开始运动D无论怎样改变F的大小，木板都不可能运动【答案】AD4如图所示，质量为mB=24 kg的木板B放在水平地面上，质量为mA=22 kg的木箱A放在木板B上。一根轻绳一端拴在木箱上，另一端拴在天花板上，轻绳与水平方向的夹角为=37。已知木箱A与木板B之间的动摩擦因数1=0.5。现用水平向右、大小为200 N的F将木板B从木箱A下面匀速抽出（sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2），则木板B与地面之间的动摩擦因数2的大小为A0.3 B0.4 C0.5 D0.6【答案】A【解析】对A受力分析如图甲所示，由题意得，FTcos =Ff1，FN1+FTsin =mAg，Ff1=1FN1，由得FT=100 N，对A、B整体受力分析如图乙所示，由题意得FTcos +Ff2=F，FN2+FTsin =(mA+mB)g，Ff2=2FN2，由得2=0.3，故A答案正确。1关于重心，下列说法正确的是A物体的重心一定在物体上B物体的质量全部集中在重心上C物体的重心位置跟物体的质量分布情况和物体的形状有关D物体的重心跟物体的质量分布没有关系2关于重力，下列说法正确的是A重力是由于地球对物体的吸引而产生的B重力的方向总是与支持面垂直C重力的大小与质量的大小相同D物体对支持面的压力一定等于物体的重力3手拿起玻璃瓶，使瓶在空中处于静止状态，关于瓶的受力，下列说法中正确的是A滑动摩擦力，方向竖直向上B静摩擦力，方向竖直向下C摩擦力和重力是一对平衡力D摩擦力和重力是作用力和反作用力4如图所示，用水平方向的力F将重为G的木块压在竖直的墙壁上，开始时木块保持静止，下列判断中正确的是FA当F增大时，摩擦力将增大B当F减小时，摩擦力一定减小C当F减小时，摩擦力先不变，后变小D当F减小为零时，摩擦力不一定为零5如图所示，竖直悬挂一轻质弹簧，不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度为8 cm，挂上10 N的钩码，指针所指刻度为10 cm，此弹簧的劲度系数是A150 N/m B100 N/m C200 N/m D500 N/m6如图所示，有5 000个质量均为m的小球，将它们用长度相等的轻绳依次连接，再将其左端用细绳固定在天花板上，右端施加一水平力使全部小球静止。若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为45，则第2 011个小球与2 012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角的正切值等于A B C D7如图所示，粗糙的斜面体M放在粗糙的水平面上，物块m恰好能在斜面体上沿斜面匀速下滑，斜面体静止不动，斜面体受地面的摩擦力为f1；若用平行于斜面向下的力F推动物块，使物块加速下滑，斜面体仍静止不动，斜面体受地面的摩擦力为f2；若用平行于斜面向上的力F推动物块，使物块减速下滑，斜面体仍静止不动，斜面体受地面的摩擦力为f3。则Af2f3f1 Bf3f2f1 Cf2f1f3 Df1=f2=f38如图所示，A、B两物体叠放在一起，B的左侧面与竖直墙壁相接触，现由静止同时释放两物体，不计空气阻力。则在物体落地之前下列说法正确的是A物体A受一个力 B物体A受两个力C物体B受两个力 D物体B受三个力9如图，质量m=1 kg的物体放在水平放置的钢板C上，与钢板的动摩擦因数=0.2。由于受到相对地面静止的光滑导槽A、B的控制，物体只能沿水平导槽运动。现使钢板以速度v1=0.8 m/s向右匀速运动，同时用力拉动物体（方向沿导槽方向）以速度v2=0.6 m/s沿导槽匀速运动，则拉力大小为A2 N B1.6 N C1.2 N D1 N10如图所示，斜劈A静止放置在水平地面上，木桩B固定在水平地面上，弹簧k把物体与木桩相连，弹簧与斜面平行。质量为m的物体和人在弹簧k的作用下沿斜劈表面向下运动，此时斜劈受到地面的摩擦力方向向左。则下列说法正确的是A若剪断弹簧，物体和人的加速度方向一定沿斜面向下B若剪断弹簧，物体和人仍向下运动，A受到的摩擦力方向可能向右C若人从物体m离开，物体m仍向下运动，A受到的摩擦力可能向右D若剪断弹簧同时人从物体m离开，物体m向下运动，A可能不再受到地面摩擦力11如图，甲、乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静置于倾角为的粗糙斜面体上。斜面体始终保持静止，则下列判断正确的是A物体甲所受的摩擦力可能为零B物体甲一定受到四个力作用C物体乙所受的摩擦力可能为零D水平面对斜面体无摩擦力作用12如图所示，水平地面上放着一个画架，它的前支架是固定而后支架可前后移动，画架上静止放着一幅重为G的画。下列说法正确的是A画架对画的作用力的大小大于GB画架对画的作用力的大小等于GC若后支架向前移动稍许后，画架对画作用力比移动前的小D若后支架向前移动稍许后，画架对画作用力的大小保持不变13如图所示，将两个相同的木块a、b置于固定在水平面上的粗糙斜面上，a、b中间用一轻弹簧连接，b的右端用平行于斜面的细绳与固定在斜面上的挡板相连。开始时a、b均静止，弹簧处于压缩状态，细绳上有拉力，下列说法正确的是A细绳剪断瞬间，a所受摩擦力也立刻发生变化B细绳剪断瞬间，b所受摩擦力可能为零Ca所受的摩擦力一定不为零Db所受的摩擦力一定不为零 14如图所示，固定于竖直面内的粗糙斜杆，与水平方向夹角为30。质量为m的小球套在杆上，在拉力F的作用下，小球沿杆由底端匀速运动至顶端。已知小球与斜杆之间的动摩擦因数为，则关于拉力F的大小及其做功情况，下列说法正确的是A当=30时，拉力F最小B当=60时，拉力F做功最少C当=60时，拉力F最小D当=90时，拉力F做功最少15如图所示，重物A和B用跨过滑轮的细绳相连，滑轮挂在静止的轻弹簧下，已知A重40 N，B重18 N，滑轮重4 N，弹簧的劲度系数500 N/m，不计绳重和摩擦，求物体A对支持面的压力和弹簧的伸长量。BA16如图所示，物体A重40 N，物体B重20 N，A与B。B与地面间的动摩擦因数均为0.4，当用水平力向右匀速拉动物体A时，要求：（1）画出B受力图并求出B物体所受到的滑动摩擦力的大小；（2）画出A受力图并求出A物体所受到的地面滑动摩擦力的大小。17一劲度系数k=800 N/m的轻质弹簧两端分别连接着质量均为12 kg的物体A、B，将它们竖直静止放在水平面上，如图所示。现将一竖直向上的变力F作用在A上，使A开始向上做匀加速运动，经0.40 s物体B刚要离开地面。g=10 m/s2，试求：（1）物体B刚要离开地面时，A物体的速度vA；（2）此过程中物体A重力势能的改变量。18在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在足够长的固定的水平长木板上，如图1所示。用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大，分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力Ff随拉力F变化的图象，如图2所示。已知木块质量为0.78 kg，取g=10 m/s2，sin 37=0.60，cos 37=0.80。求：（1）木块与长木板间的动摩擦因数；（2）若木块在与水平方向成斜向右上方的恒定拉力F作用下，以a=2.0 m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图3所示，则拉力F的大小应为多大?（3）在（2）中力作用2 s后撤去拉力F，木块还能滑行多远?19（xx江苏卷）一轻质弹簧原长为8 cm，在4 N的拉力作用下伸长了2 cm，弹簧未超出弹性限度，则该弹簧的劲度系数为A40 m/NB40 N/mC200 m/ND200 N/m20（xx广东卷）如图所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是AM处受到的支持力竖直向上BN处受到的支持力竖直向上CM处受到的静摩擦力沿MN方向DN处受到的静摩擦力沿水平方向21（xx海南卷）下列关于摩擦力的说法，正确的是A作用在物体上的滑动摩擦力只能使物体减速，不可能使物体加速B作用在物体上的静摩擦力只能使物体加速，不可能使物体减速C作用在物体上的滑动摩擦力既可能使物体减速，也可能使物体加速D作用在物体上的静摩擦力既可能使物体加速，也可能使物体减速3C【解析】手拿起玻璃瓶，使瓶在空中处于静止状态，则瓶子竖直方向受向下的重力和向上的静摩擦力作用，这两个力是平衡力，故选项C正确。4C【解析】因在竖直方向，墙壁对物体向上的静摩擦力与重力平衡，故当F增大时，摩擦力不变，选项A错误；当F减小时，最大静摩擦力减小，当减小到最大静摩擦力等于重力这个过程中，静摩擦力是不变的；当F继续减小时，最大静摩擦力小于重力时，物体下滑，此时物体与墙面之间的摩擦是滑动摩擦，根据可知随压力F的减小滑动摩擦力减小，当F为零时，滑动摩擦力为零，故选项C正确。5D【解析】挂上10 N的钩码时，静止时弹簧的弹力为F=10 N，根据胡克定律可得。6A【解析】以5 000个小球组成的整体为研究对象，受到竖直方向的重力5 000mg、绳子的拉力和外力F，整体根据三力平衡可以得出，外力，再以2 012个到5 000个小球组成的整体为研究对象，受到竖直向下的重力2 989mg、外力F和2 011与2 012小球之间的拉力，根据三力平衡可以得出，所以A项正确；BCD项错误。7D【解析】当物体沿斜面匀速下滑时，可以将m和M看作是一个整体，底面对斜面体的支持力为两者的重力，水平方向上没有外力，地面对斜面体的摩擦力为零，隔离M受力分析，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、m对斜面的垂直斜面向下的压力和m对斜面的沿斜面向下的摩擦力，由于地面对斜面的摩擦力为零，建立水平坐标系分解压力和摩擦力，压力沿水平方向的分力与摩擦力沿水平方向的分力大小相等方向相反，当物体加速下滑和减速下滑时，m对斜面的压力大小和方向都不变，m对斜面的摩擦力大小和方向也没有发生变化，压力和摩擦力沿水平方向的分力依然大小相等方向相反，所以地面对斜面的摩擦力还是零，所以D项正确；ABC项错误。10A【解析】剪断弹簧前，对斜面分析，受重力、地面的支持力和静摩擦力、滑块对斜面体的力（滑块对斜面体的滑动摩擦力和压力的合力），斜劈受到地面的摩擦力方向向左，故根据平衡条件，滑块对斜面体的力向右下方；根据牛顿第三定律，斜面对滑块的力向左上方；若剪断弹簧，滑块和人整体还要受重力，故合力偏左，根据牛顿第二定律，加速度是沿斜面向下，故A正确；若剪断弹簧，物体和人仍向下运动，故物体和人整体对斜面体的力不变，故斜面体受力情况不变，故地面摩擦力依然向左，故B错误；若人从物体m离开，由于惯性，物体m仍向下运动；动摩擦因数是不变的，故滑块对斜面体压力和滑动摩擦力正比例减小，故压力和滑动摩擦力的合力依然向右下方，故地面对斜面体的静摩擦力依然向左，故C错误；若剪断弹簧同时人从物体m离开，由于惯性，物体m仍向下运动；动摩擦因素是不变的，故滑块对斜面体压力和滑动摩擦力正比例减小，故压力和滑动摩擦力的合力依然向右下方，故地面对斜面体的静摩擦力依然向左，故D错误；故选A。11AD【解析】当物体甲所受的弹簧的弹力等于甲的重力沿斜面向下的分力时，甲受的摩擦力等于零，选项A正确；物体甲受重力，斜面的支持力以及弹簧的弹力，可能受摩擦力，也可能不受摩擦力，故选项B错误；物体乙满足，故所受的摩擦力不可能为零，选项C错误；对斜面体和甲乙物体的整体而言，竖直方向受重力和地面的支持力，水平方向不受力，故选项D正确；故选AD。12BD【解析】对画受力分析，画受到竖直向下的重力和画架对画的作用力，则由平衡知识可知画架对画的作用力的大小等于G，选项B正确，A错误；若后支架向前移动稍许后，则画的重力与画架对画的作用力仍然平衡，即画架对画作用力的大小保持不变，选项C错误，D正确；故选BD。13BC【解析】细绳剪断瞬间，因弹簧的弹力不能突变，故a所受摩擦力不能立刻发生变化，选项A错误；若开始时，b受沿斜面向上的弹力F，细绳的拉力T，沿斜面向下的mgsin 及沿斜面向下的摩擦力作用时，且当mgsin =F，T=f时，剪断细绳的瞬时，则摩擦力f变为零，选项B正确；因弹簧对a的弹力F向下，故a所受的摩擦力为fa=mgsin +F，即a所受的摩擦力一定不为零，选项C正确；对b物体，当满足mgsin =T+F时，b所受的摩擦力为零，选项D错误；故选BC。14AB【解析】对小球，沿杆方向，解得，故当=30时，拉力F最小，选项A正确，C错误；小球匀速运动，由动能定理得WFWfWG=0，要使拉力做功最小则Wf=0，即摩擦力为0，则支持力为0。分析小球受的各力然后正交分解列方程垂直斜面方向Fsin =mgcos 30，沿斜面方向Fcos =mgsin 30，解以上两方程得=60、F=mg，故B正确，D错误；故选AB。16（1）8 N （2）24 N【解析】（1）B的受力如图所示。由平衡知识知，在竖直方向有FB支=GB=mBg=20 N由于B相对于A运动，故B所受的摩擦力为滑动摩擦力。FB=GB=mBg=8 N（2）A的受力如图所示。由平衡知识知，在竖直方向有FA支=GB+FNB=(mA+mB)g=60 N由于A相对于B运动，故A所受的摩擦力为滑动摩擦力。FA=FA支=24 N17（1）1.5 m/s （2）36 J18（1） （2） （3）【解析】（1）由图可知，木块所受到的滑动摩擦力Ff=3.12 N由得（2）根据牛顿运动定律，力的平衡由代入数据解得（3）2 s末速度撤去拉力F后代入数据解得21CD【解析】作用在物体上的滑动摩擦力方向，若与物体的运动方向相同时，能使物体加速，比如物体轻轻放在水平匀速传动的传送带上时物体受到滑动摩擦力而加速，故A错误；当静摩擦力与物体的运动方向相反时，物体可能做减速运动，故B错误；当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相同时，物体可能做加速运动；当滑动摩擦力方向与物体的运动方向相反时，物体可能做减速运动，故C正确；当静摩擦力方向与物体的运动方向相同时，物体可能做加速运动；当静摩擦力方向与物体的运动方向相反时，物体可能做减速运动，故D正确；故选CD。