物理二輪復(fù)習(xí)：受力分析與物體平衡

1、專題1 第1講受力分析與物體平衡1(2011·北京重點(diǎn)中學(xué)模擬)質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3的作用下處于平衡狀態(tài)，如圖所示則它們的大小關(guān)系是()AF1>F2>F3BF1>F3>F2CF3>F1>F2 DF2>F1>F3答案C解析三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3平衡，則三個(gè)力首尾相連組成一個(gè)封閉三角形，力的矢量圖如圖所示，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，選項(xiàng)C正確2(2011·大連模擬)如圖所示，A和B兩物塊的接觸面是水平的，A與B保持相對(duì)靜止一起沿固定斜面勻速下滑，在下滑過程中B的受力個(gè)數(shù)為()A3B4C5D6答案B解析A與B相對(duì)靜止一起沿斜面

2、勻速下滑，可將二者當(dāng)作整體受力分析，再對(duì)B受力分析，可知B受到的力有：重力GB，A對(duì)B的壓力，斜面對(duì)B的支持力和摩擦力，選項(xiàng)B正確3(2011·合肥模擬)如圖所示，兩個(gè)完全相同的質(zhì)量分布均勻的光滑小球，靜止在內(nèi)壁光滑的半球形碗底，兩球之間相互作用力的大小為F1，小球?qū)ν氲膲毫Υ笮【鶠镕2，若兩小球質(zhì)量不變，而半徑均減小為原來的一半，則()AF1和F2均變大 BF1和F2均變小CF1變大，F(xiàn)2變小 DF1變小，F(xiàn)2變大答案B解析對(duì)左邊小球進(jìn)行受力分析如圖所示，則F1Gtan，F(xiàn)2，若兩小球半徑均減小，則減小，則F1和F2均變小，選項(xiàng)B正確4(2011·皖南八校模擬)將四塊相同

3、的堅(jiān)固石塊壘成圓弧形的石拱，其中第3、4塊固定在地基上，第1、2塊間的接觸面是豎直的，每塊石塊的兩個(gè)側(cè)面間所夾的圓心角為30°，假定石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì)，則第1、2塊石塊間的作用力和第1、3塊石塊間的作用力的大小之比為()A1/2 B./2C./3 D.答案B解析對(duì)第1塊石塊進(jìn)行受力分析如圖所示，第1塊石塊受三個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，這三個(gè)力分別為G、F21、F31，由幾何關(guān)系知：sin60°5(2011·佛山模擬)質(zhì)量為m的體操運(yùn)動(dòng)員，雙手握住單杠，雙臂豎直，懸吊在單杠下，當(dāng)他增大雙手間距離時(shí)()A每只手臂的拉力將減小B每只手臂的拉力可能等于mgC每只手

4、臂的拉力一定小于mgD兩只手臂的拉力總是大小相等、方向相反答案B解析將運(yùn)動(dòng)員受力分析如圖所示，兩只手臂的拉力總是大小相等，但方向都沿手臂向上，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由平衡條件可知，2T·cosmg，解得T，當(dāng)他增大雙手間距離時(shí)，角增大，每只手臂的拉力將增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)60°時(shí)，Tmg，當(dāng)0°60°，T<mg，當(dāng)60°<<90°時(shí)，T>mg，選項(xiàng)B正確而C錯(cuò)誤6(2011·江蘇)如圖所示，傾角為的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè)，綢帶與斜面間無摩擦現(xiàn)將質(zhì)量分別為M

5、、m(M>m)的小物塊同時(shí)輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上兩物塊與綢帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等在角取不同值的情況下，下列說法正確的有()A兩物塊所受摩擦力的大小總是相等B兩物塊不可能同時(shí)相對(duì)綢帶靜止CM不可能相對(duì)綢帶發(fā)生滑動(dòng)Dm不可能相對(duì)斜面向上滑動(dòng) 答案AC解析由于綢帶的質(zhì)量不計(jì)，若兩物塊對(duì)其摩擦力大小不相等，那么綢帶將獲得無限大的加速度，因此是不可能的，所以選項(xiàng)A正確；若兩物塊同時(shí)相對(duì)綢帶滑動(dòng)，兩物塊對(duì)綢帶的滑動(dòng)摩擦力不相等，綢帶要獲得無限大的加速度，這是不可能的，但兩物塊可同時(shí)相對(duì)綢帶靜止，而綢帶是運(yùn)動(dòng)的，由于綢帶的質(zhì)量不計(jì)，設(shè)兩物塊同時(shí)相對(duì)綢帶靜止，對(duì)M：Mg

6、sinfma，對(duì)m：fmgsinma，Mgsinmgsin(Mm)a，由以上三式解得：ff，可見這時(shí)兩物塊對(duì)綢帶的靜摩擦力大小相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；M若相對(duì)綢帶發(fā)生滑動(dòng)，不論m靜止還是運(yùn)動(dòng)，M對(duì)綢帶的摩擦力一定大于m對(duì)綢帶的摩擦力，綢帶會(huì)獲得無限大的加速度，這是不可能的，選項(xiàng)C正確因M>m，m可以沿斜面向上滑動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤綜上選項(xiàng)A、C正確7(2011·東北師大附中模擬)一端裝有定滑輪的粗糙斜面體放在地面上，A、B兩物體通過細(xì)繩連接，并處于靜止?fàn)顟B(tài)(不計(jì)繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦)，如圖所示，現(xiàn)用水平力F作用于物體B上，緩慢拉開一小角度，此過程中斜面體與物體A仍然靜止則下列說法正確

7、的是()A在緩慢拉開B的過程中，水平力F不變B斜面體所受地面的支持力一定不變C斜面體對(duì)物體A作用力的合力變大D物體A所受斜面體的摩擦力一定變大答案B解析對(duì)物體B受力分析如圖所示，則Fmg·tan，Tmg/cos，增大，F(xiàn)隨之增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)整體，F(xiàn)Ff地，F(xiàn)NM總g，選項(xiàng)B正確；物體A所受斜面體的摩擦力開始并不知道其方向，故物體A所受斜面體的摩擦力的大小變化情況無法確定，斜面對(duì)物體A作用力的合力情況也無法確定，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)8(2011·濟(jì)南模擬)如圖所示，三根長(zhǎng)度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn)，A、B兩端被懸掛在水平天花板上，相距2l.現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重

8、物，為使CD繩保持水平，在D點(diǎn)上可施加力的最小值為()Amg B.mgC.mg D.mg答案C解析對(duì)C點(diǎn)進(jìn)行受力分析，由平衡條件可知，繩CD對(duì)C點(diǎn)的拉力FCDmgtan30°，對(duì)D點(diǎn)進(jìn)行受力分析，繩CD對(duì)D點(diǎn)的拉力F2FCDmgtan30°，F(xiàn)1方向一定，則當(dāng)F3垂直于繩BD時(shí)，F(xiàn)3最小，由幾何關(guān)系可知，F(xiàn)3FCDsin60°mg，選項(xiàng)C正確9(2011·金華模擬)如圖所示的四個(gè)圖中，AB、BC均為輕質(zhì)桿，各圖中桿的A、B端都通過鉸鏈與墻連接，兩桿都在B處由鉸鏈連接，且系統(tǒng)均處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)用等長(zhǎng)的輕繩來代替輕桿，能保持平衡的是()A圖中的AB桿可以用輕繩

9、代替的有甲、乙、丙B圖中的AB桿可以用輕繩代替的有甲、丙、丁C圖中的BC桿可以用輕繩代替的有乙、丙、丁D圖中的BC桿可以用輕繩代替的有甲、乙、丁答案B解析因?yàn)楦鲌D中桿的A、B端都通過鉸鏈與墻連接，故輕桿是“自由桿”，桿中的力一定沿桿，若能用輕繩代替則桿對(duì)B點(diǎn)要產(chǎn)生拉力，四個(gè)圖中AB桿、BC桿對(duì)“B點(diǎn)”的作用力如圖所示，AB桿是拉力的是圖甲、丙、丁，BC桿是拉力的只有圖丙，因?yàn)槔K對(duì)作用點(diǎn)只能產(chǎn)生拉力，故只有選項(xiàng)B正確10(2011·江南十校模擬)一傾角為30°的斜劈放在水平地面上，一物體沿斜劈勻速下滑現(xiàn)給物體施加如圖所示力F，F(xiàn)與豎直方向夾角為30°，斜劈仍靜止，則

10、此時(shí)地面對(duì)斜劈的摩擦力()A大小為零 B方向水平向右C方向水平向左 D無法判斷大小和方向答案A解析設(shè)物體質(zhì)量為m，斜劈的質(zhì)量為M，開始時(shí)物體沿斜劈勻速下滑，物體共受三個(gè)力的作用，分別為重力(mg)、支持力(mgcos30°)、摩擦力(mgcos30°)，由平衡條件可知，支持力與摩擦力的合力豎直向上，大小等于mg；對(duì)斜劈進(jìn)行受力分析如圖所示，斜劈共受四個(gè)力的作用，分別為重力(Mg)、地面對(duì)斜劈的支持力(F地)、物體對(duì)斜劈的壓力(FNmgcos30°)、物體對(duì)斜劈的摩擦力(Ffmgcos30°)，則物體對(duì)斜劈的壓力與物體對(duì)斜劈的摩擦力的合力豎直向下，大小等于

11、mg，因此地面對(duì)斜劈摩擦力為0，即mgcos30°mgsin30°；現(xiàn)給物體施加與豎直方向成30°角的力F，F(xiàn)可分解為垂直于斜面壓物體的力F1和沿斜面向下的力F2，(mgF1)cos30°(mgF1)sin30°，F(xiàn)2的作用僅為給物體提供加速度，故斜劈在水平方向不受摩擦力，A正確11一個(gè)大人與一個(gè)小孩分別在河的兩邊，沿河岸拉一條船前進(jìn)，大人的拉力為400N，方向如圖所示(未畫出小孩的拉力方向)，要使船在河中央平行河岸行駛，求小孩對(duì)船施加的最小力的大小和方向答案200N，垂直于河中心線解析為使船沿河中央平行河岸行駛，必須使大人與小孩的合力沿河中央

12、方向，如圖所示，根據(jù)力的三角形將F2的“箭尾”與F1的“箭頭”相連，只要F2的“箭頭”落在河的中心線上，F(xiàn)1、F2的合力F的方向就沿河中央方向與兩岸平行，故可畫出多個(gè)F2對(duì)應(yīng)著多個(gè)F，但只有F2垂直于河中心線時(shí)，F(xiàn)2才取最小值，此時(shí)FminF1sin30°200N.12跳傘運(yùn)動(dòng)員是靠降落傘安全著地的假設(shè)降落傘全部打開時(shí)所受的阻力跟速度平方成正比(比例系數(shù)k20N·s2/m2)，某跳傘運(yùn)動(dòng)員和傘的總質(zhì)量為72kg，若他從很高處全部打開降落傘后落地時(shí)的速度跟他不用降落傘從高度h處自由下落落地時(shí)的速度大小相等，試求h(不用降落傘下落時(shí)空氣阻力不計(jì))答案1.8m解析跳傘運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)

13、的速度v就是傘全部張開下落過程中的最大速度，這時(shí)他所受的合力為零mgFf0由題意：Ffkv2即mgkv20所以v2運(yùn)動(dòng)員不用降落傘，從h高處自由下落，v22gh由式和式得hm1.8m131999年，中國(guó)首次北極科學(xué)考察隊(duì)乘坐我國(guó)自行研制的“雪龍”號(hào)科學(xué)考察船對(duì)北極地區(qū)海域進(jìn)行了全方位的卓有成效的科學(xué)考察，這次考察獲得了圓滿的成功，并取得了一大批極為珍貴的資料“雪龍”號(hào)科學(xué)破冰船不僅采用特殊的材料，而且船體的結(jié)構(gòu)也應(yīng)滿足一定的條件 ，以對(duì)付北極地區(qū)的冰層與冰塊，它是靠本身的重力壓碎周圍的冰塊，同時(shí)又能將碎冰塊擠向船底，如果碎冰塊仍擠在冰層與船幫之間，船幫由于受巨大的側(cè)壓力而可能解體為此，如圖所示，船幫與豎直面之間必須有一傾角，設(shè)船體與冰塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，試問使壓碎的冰塊能被擠向船底，角應(yīng)滿足什么條件？答案>arctan解析如圖所示，以碎冰塊為研究對(duì)象，F(xiàn)N為船體對(duì)冰塊的擠壓力，F(xiàn)1為冰層對(duì)冰塊的壓力，F(xiàn)2為冰塊與船體的摩擦力由于FN、F1和F2都很巨大，碎冰塊的重力和浮力相對(duì)而言又很小，可以忽略不計(jì)(或?qū)⑺楸鶋K重力和浮力視為相等平衡，相互抵消)要使碎冰塊能擠向船底，則應(yīng)有F1sin>