考點(diǎn)5　受力分析　共點(diǎn)力的平衡高考物理總復(fù)習(xí)精品

1、考點(diǎn)5受力分析共點(diǎn)力的平衡 題組一基礎(chǔ)小題1.如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止。物體B的受力個(gè)數(shù)為()A2 B4C2或4 D無法確定答案B解析A、B之間一定有彈力，否則A不會(huì)靜止，以B為研究對象，B受到重力、推力F和A對B斜向下的彈力，分析可知，B一定還受A對它的靜摩擦力，否則B不會(huì)靜止，所以B受四個(gè)力作用，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。2.如圖所示，固定斜面上有一小球，用一豎直輕彈簧與之相連，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮小球的滾動(dòng)。下列說法正確的是()A小球與斜面之間一定有彈力B彈簧一定處于伸長狀態(tài)C彈簧可能處于壓縮狀態(tài)D小球最多受到5個(gè)力答案C解析當(dāng)小球受到彈簧的彈力與

2、重力等大反向時(shí)，小球與斜面之間沒有作用力，A錯(cuò)誤；小球一定受到豎直向下的重力，若彈簧被壓縮，則小球還受到彈簧對它豎直向下的彈力、斜面對它垂直斜面向上的支持力以及沿斜面向上的摩擦力，若彈簧被拉伸，則小球受到重力、彈簧對它豎直向上的彈力，還可能受到斜面對它垂直斜面向上的支持力以及沿斜面向上的摩擦力，即小球最多受4個(gè)力作用，C正確，B、D錯(cuò)誤。3.如圖所示，有8個(gè)完全相同的長方體木板疊放在一起，每個(gè)木板的質(zhì)量為100 g，某人用手在這疊木板的兩側(cè)各加一水平壓力F，使木板水平靜止。若手與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為10.5，木板與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2

3、。則水平壓力F至少為()A8 N B15 N C16 N D30 N答案B解析先將所有的木板當(dāng)成整體進(jìn)行受力分析，該整體豎直方向受重力和靜摩擦力，故有21F8mg；再對除兩外側(cè)木板的剩余木板受力分析，豎直方向受重力和靜摩擦力，有22F6mg；聯(lián)立解得F15 N，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。4.將四塊相同的堅(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)面間所夾的圓心角均為30°，石塊間的摩擦力可以忽略不計(jì)。則第1塊對第2塊的彈力F1和第1塊對第3塊的彈力F2的大小之比為()A. B C D答案A解析如圖對第1塊石塊進(jìn)行受力分析，由幾何

4、關(guān)系及牛頓第三定律知：sin60°，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5.疊放在水平地面上的四個(gè)完全相同的排球如圖所示，質(zhì)量均為m，相互接觸，球與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為，則()A上方球與下方三個(gè)球間均沒有彈力B下方三個(gè)球與水平地面間均沒有摩擦力C水平地面對下方三個(gè)球的支持力均為mgD水平地面對下方三個(gè)球的摩擦力均為mg答案C解析對上方球受力分析可知，球受重力、下方球的支持力及可能存在的球與球之間的摩擦力而處于平衡狀態(tài)，所以上方球一定與下方三個(gè)球有彈力的作用，故A錯(cuò)誤；下方球受上方球斜向下的彈力作用，所以下方球有相對地面運(yùn)動(dòng)的趨勢，故下方球與水平地面間有摩擦力作用，B錯(cuò)誤；對四個(gè)球整體受力分析

5、，豎直方向受重力和地面的支持力而處于平衡狀態(tài)，所以下方三個(gè)球受到的水平地面的支持力的合力大小為4mg，則下方每個(gè)球受到的水平地面的支持力均為mg，故C正確；下方三個(gè)球受到的水平地面的摩擦力是靜摩擦力，故不能根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式進(jìn)行計(jì)算，D錯(cuò)誤。6.如圖所示，在高度不同的兩水平臺(tái)階上放有質(zhì)量分別為m1、m2的兩物體，物體間用輕彈簧相連，彈簧與豎直方向的夾角為。在m1左端施加水平拉力F，使m1、m2均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知m1表面光滑，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A彈簧可能處于原長狀態(tài)B彈簧彈力的大小為C地面對m2的摩擦力大小為FD地面對m2的支持力可能為零答案C解析設(shè)彈簧彈力的大小為F彈，隔

6、離m1受力分析，由平衡條件得FF彈sin，解得F彈，彈力的方向?yàn)樾毕蛴蚁路?，則彈簧處于伸長狀態(tài)，A、B錯(cuò)誤；設(shè)地面對m2的摩擦力大小為f，以m1、m2及輕彈簧整體為研究對象，根據(jù)平衡條件，水平方向有Ff，因?yàn)閙2在水平方向受到摩擦力作用，則地面對m2的支持力不可能為零，C正確，D錯(cuò)誤。7(多選)如圖所示，豎直桿固定在木塊C上，兩者總重為20 N，放在水平地面上。輕細(xì)繩a連接小球A和豎直桿頂端，輕細(xì)繩b連接小球A和B，小球B重為10 N。當(dāng)用與水平方向成30°角的恒力F作用在小球B上時(shí)，A、B、C剛好保持相對靜止且一起水平向左做勻速運(yùn)動(dòng)，繩a、b與豎直方向的夾角分別恒為30°

7、和60°，則下列判斷正確的是()A力F的大小為10 NB地面對C的支持力大小為40 NC地面對C的摩擦力大小為10 NDA球重為10 N答案AD解析以B為研究對象受力分析，水平方向受力平衡，有：Fcos30°Tbsin60°，解得：TbF，豎直方向受力平衡，則有：Fsin30°Tbcos60°GB，解得：FGB10 N；以A為研究對象受力分析，豎直方向：GATbcos60°Tacos30°，水平方向：Tasin30°Tbsin60°，聯(lián)立得：GAGB10 N，故A、D正確。以A、B、C和豎直桿整體為研究對

8、象受力分析，水平方向：fFcos30°5 N，豎直方向：NFsin30°GAGBGC桿，解得：支持力N35 N，故B、C錯(cuò)誤。8.(多選)如圖所示，用光滑的粗鐵絲做成一直角三角形，BC邊水平，AC邊豎直，B，A，AB及AC兩邊上分別套有細(xì)線系著的銅環(huán)M、N，當(dāng)它們靜止時(shí)，細(xì)線與AB所成的角為，與AC所成的角為(細(xì)線長度小于BC)，則()A BC> D<<答案CD解析對銅環(huán)N受力分析，如圖所示，N受重力GN、垂直AC邊向右的彈力FN，N靜止，則受細(xì)線的拉力TN一定斜向左上方，則<，>；對銅環(huán)M受力分析，M受重力GM、垂直AB邊向上的彈力FM，M靜

9、止，則M所受細(xì)線拉力TM沿圖中所示方向，有<，則>。綜上所述，A、B錯(cuò)誤，C、D正確。9.(多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，B球用長為L的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，A球固定在O點(diǎn)正下方，當(dāng)小球B平衡時(shí)，繩子所受的拉力為T1，彈簧的彈力為F1；現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧，在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為T2，彈簧的彈力為F2，則下列關(guān)于T1與T2、F1與F2大小之間的關(guān)系，正確的是()AT1>T2 BT1T2CF1<F2 DF1F2答案BC解析以小球B為研究對象，分析受力情

10、況，如圖所示。由平衡條件可知，彈簧的彈力F和繩子的拉力T的合力F合與小球的重力mg大小相等、方向相反，即F合mg，由三角形相似得：，AO、OB不變，而Tmg，故T大小不變，即T1T2；當(dāng)彈簧勁度系數(shù)變大時(shí)，彈簧的壓縮量減小，AB增大，而Fmg，故F變大，即F2>F1。故A、D錯(cuò)誤，B、C正確。 題組二高考小題10(2020·浙江7月選考)矢量發(fā)動(dòng)機(jī)是噴口可向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)以速度v斜向上飛行時(shí)，其矢量發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口如圖所示。已知飛機(jī)受到重力G、發(fā)動(dòng)機(jī)推力F1、與速度方向垂直的升力F2和與速度方向相反的空氣阻力Ff。下列受力分析示意圖可

11、能正確的是()答案A解析由題意可知，飛機(jī)所受重力G豎直向下，空氣阻力Ff與速度方向相反，升力F2與速度方向垂直，發(fā)動(dòng)機(jī)推力F1與噴氣方向相反，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確。11.(2020·全國卷)如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩上O點(diǎn)處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時(shí)，O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為和。若70°，則等于()A45° B55° C60° D70°答案B解析甲物體拴牢在O點(diǎn)，且甲、乙兩物體的質(zhì)量相等，則與甲相連的豎直細(xì)線和與乙相連的繩子對O點(diǎn)的拉力大小

12、相等。對O點(diǎn)受力分析，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有：2180°，解得55°，故B正確。12.(2021·湖南高考)質(zhì)量為M的凹槽靜止在水平地面上，內(nèi)壁為半圓柱面，截面如圖所示，A為半圓的最低點(diǎn)，B為半圓水平直徑的端點(diǎn)。凹槽恰好與豎直墻面接觸，內(nèi)有一質(zhì)量為m的小滑塊。用推力F推動(dòng)小滑塊由A點(diǎn)向B點(diǎn)緩慢移動(dòng)，力F的方向始終沿圓弧的切線方向，在此過程中所有摩擦均可忽略，下列說法正確的是()A推力F先增大后減小B凹槽對滑塊的支持力先減小后增大C墻面對凹槽的壓力先增大后減小D水平地面對凹槽的支持力先減小后增大答案C解析對滑塊受力分析，設(shè)推力F與水平方向的夾角為，凹槽對滑塊的支持

13、力為N，由平衡條件有Fmgsin，Nmgcos，滑塊從A點(diǎn)緩慢移動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，由0°增大到90°，則推力F逐漸增大，支持力N逐漸減小，A、B錯(cuò)誤；對凹槽與滑塊整體受力分析，墻面對凹槽的壓力為FNFcosmgsincosmgsin2，則由0°增大到90°的過程中，墻面對凹槽的壓力FN先增大后減小，C正確；水平地面對凹槽的支持力為N地(Mm)gFsin(Mm)gmgsin2，則由0°增大到90°的過程中，水平地面對凹槽的支持力N地逐漸減小，D錯(cuò)誤。13.(2020·山東高考)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分

14、別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，A、B間的接觸面和輕繩均與木板平行。A與B間、B與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí)，物塊A、B剛好要滑動(dòng)，則的值為()A. B C D答案C解析當(dāng)木板與水平面的夾角為45°時(shí)，兩物塊剛好要滑動(dòng)，對物塊A受力分析如圖甲所示。沿木板方向，A與B之間的滑動(dòng)摩擦力f1N1mgcos45°，根據(jù)平衡條件可知Tmgsin45°mgcos45°；對物塊B受力分析如圖乙所示。沿木板方向，B與木板之間的滑動(dòng)摩擦力f2N2·3mgcos45

15、76;，根據(jù)平衡條件可知2mgsin45°Tmgcos45°·3mgcos45°；兩式聯(lián)立，可得2mgsin45°mgsin45°mgcos45°mgcos45°·3mgcos45°，解得。A、B、D錯(cuò)誤，C正確。14.(2019·全國卷)(多選)如圖，一粗糙斜面固定在地面上，斜面頂端裝有一光滑定滑輪。一細(xì)繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊N，另一端與斜面上的物塊M相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平向左的拉力緩慢拉動(dòng)N，直至懸掛N的細(xì)繩與豎直方向成45°。已知M始終保持靜止，則在此過程

16、中()A水平拉力的大小可能保持不變BM所受細(xì)繩的拉力大小一定一直增加CM所受斜面的摩擦力大小一定一直增加DM所受斜面的摩擦力大小可能先減小后增加答案BD解析選N為研究對象，受力情況如圖甲所示，用水平拉力F緩慢拉動(dòng)N的過程中，水平拉力F逐漸增大，細(xì)繩的拉力T逐漸增大，A錯(cuò)誤，B正確；對于M，受重力GM、支持力FN、繩的拉力T以及斜面對它的摩擦力f。如圖乙所示，若開始時(shí)斜面對M的摩擦力f沿斜面向上，則TfGMsin，T逐漸增大，f逐漸減小，可能會(huì)出現(xiàn)f減小到零后，再反向增大；若開始時(shí)斜面對M的摩擦力沿斜面向下，則TGMsinf，當(dāng)T逐漸增大時(shí)，f逐漸增大，C錯(cuò)誤，D正確。15.(2017·

17、;天津高考)(多選)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是()A繩的右端上移到b，繩子拉力不變B將桿N向右移一些，繩子拉力變大C繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移答案AB解析設(shè)繩長為l，兩桿間距離為d，選O點(diǎn)為研究對象，因aOb為同一根繩，故aO、bO對O點(diǎn)的拉力大小相等，因此平衡時(shí)aO、bO與水平方向的夾角相等，設(shè)為。對于O點(diǎn)受力情況如圖所示，根據(jù)平衡條件，得2Tsinmg，而sin，所以T·。由以上各式可知

18、，當(dāng)l、d不變時(shí)，不變，故換掛質(zhì)量更大的衣服時(shí)，懸掛點(diǎn)不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。若衣服質(zhì)量不變，改變b的位置或繩兩端的高度差，繩子拉力不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。當(dāng)N桿向右移一些時(shí)，d變大，則T變大，選項(xiàng)B正確。16(2017·全國卷)(多選)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N。初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中()AMN上的張力逐漸增大BMN上的張力先增大后減小COM上的張力逐漸增大DOM上的張力先增大后減小答案AD解析設(shè)重物的質(zhì)量為m，繩OM中的張力為TO

19、M，繩MN中的張力為TMN。開始時(shí)，TOMmg，TMN0。由于緩慢拉起，則重物一直處于平衡狀態(tài)，兩繩張力的合力與重物的重力mg等大、反向。如圖所示，已知角不變，在繩MN緩慢拉起的過程中，角逐漸增大，則角()逐漸減小，但角不變，在三角形中，利用正弦定理得：，()由鈍角變?yōu)殇J角，則TOM先增大后減小，選項(xiàng)D正確；同理知，在由0變?yōu)榈倪^程中，TMN一直增大，選項(xiàng)A正確。 題組三模擬小題17.(2022·河北省高三上9月大聯(lián)考)單兵飛行器使得人類像鳥兒一樣自由飛行的夢想成為現(xiàn)實(shí)。某士兵駕駛單兵飛行器(由燃油背包和腳下的噴射器組成)在無風(fēng)的晴朗天氣里沿水平方向勻速飛行的場景如圖所示，噴射器引擎

20、沿士兵身體所在直線的方向斜向后噴氣，士兵身體與水平面的夾角為。若士兵與飛行器的總重為G，受到的空氣阻力大小fkv2(其中k為常量，v是飛行速度的大小)，不計(jì)噴氣過程燃油的減少，則士兵飛行的速度大小為()A. BC. D答案C解析士兵與飛行器組成的整體受到重力、沿著士兵身體斜向上的噴氣反沖力以及水平向左的空氣阻力的作用，根據(jù)平衡條件，空氣阻力的大小f，結(jié)合fkv2，解得士兵飛行的速度大小為v ，C正確。18.(2022·湖北省黃岡市高三上9月調(diào)研考試)如圖所示，兩質(zhì)量均為M10 kg的物體甲、乙靜置于水平地面上，兩物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，兩物體通過一根不可伸長的細(xì)繩繞過光滑

21、的動(dòng)滑輪連接，滑輪質(zhì)量m1 kg，現(xiàn)用一豎直向上的力F拉滑輪，當(dāng)滑輪拉起至細(xì)繩伸直，甲、乙兩物體剛要開始滑動(dòng)時(shí)，連接乙的細(xì)繩與水平方向的夾角為53°，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10 m/s2，下列說法正確的是()A力F的大小為80 NB力F的大小為90 NC細(xì)繩對甲物體的拉力大小為60 ND細(xì)繩對甲物體的拉力大小為80 N答案B解析甲、乙兩物體剛要開始滑動(dòng)時(shí)連接甲、乙的細(xì)繩與水平方向的夾角相等，均為53°，對甲物體受力分析，由平衡條件可知(MgTsin53°)Tcos53°，解得細(xì)繩的拉力大小為T50 N，則對滑輪受力分析可知，力F的大

22、小為F2Tsin53°mg90 N，故選B。19.(2021·八省聯(lián)考遼寧卷)如圖所示，用輕繩系住一質(zhì)量為2m的勻質(zhì)大球，大球和墻壁之間放置一質(zhì)量為m的勻質(zhì)小球，各接觸面均光滑。系統(tǒng)平衡時(shí)，繩與豎直墻壁之間的夾角為，兩球心連線O1O2與輕繩之間的夾角為，則、應(yīng)滿足()Atan3cotB2tan3cotC3tantan()D3tan2tan()答案C解析設(shè)繩子拉力為T，墻壁對小球的支持力為N，兩球之間的壓力為F，將兩球作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，可得Tcos2mgmg，TsinN；對小球進(jìn)行受力分析，可得Fcos()mg，F(xiàn)sin()N，聯(lián)立各式得3tantan()，故C正確。

23、20(2021·四川省綿陽市高三上一診)拆卸高樓舊空調(diào)外機(jī)時(shí)，常用電動(dòng)機(jī)通過纜繩進(jìn)行牽引，為避免其與豎直墻壁碰撞，地面上的工人(圖中未畫出)用一根拉繩拽著外機(jī)，如圖所示。設(shè)纜繩拉力的大小為F1，方向與豎直方向成角；拉繩拉力的大小為F2，與豎直方向的夾角為。工人拉拉繩使保持不變，外機(jī)沿豎直方向緩慢下降，則()AF1不斷增大 BF2不斷減小C DF1F2答案B解析由題意可知，外機(jī)在緩慢豎直下降的過程中，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，將力F1和F2沿著水平和豎直方向分解，由平衡條件可得F1cosGF2cos，F(xiàn)1sinF2sin，聯(lián)立解得F1，F(xiàn)2cos)，由題意可知，不變，隨著外機(jī)的下降逐漸減小，則F1和F2都在逐漸減小，所以A錯(cuò)誤，B正確；外機(jī)在三個(gè)力作用下處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，可知F2和G的合力與F1等大反向，由平行四邊形定則可得F1>F2，<，C、D錯(cuò)誤。21. (2022·湖南省名校聯(lián)合體高三上10月聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)內(nèi)表面光滑半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的球半徑為R，一根輕質(zhì)桿的兩端固定有A、B兩個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，質(zhì)量分別是m1、m2，已知桿長為R，桿靜止時(shí)與水平面夾角為15°，則A、B兩小球的質(zhì)量之比是()A21 B1C.1 D2答案B解析由幾何關(guān)系可知OA、OB的夾角為90