2022屆高三物理精準(zhǔn)提升專練3 共點(diǎn)力的平衡

1、專練專練3 受力分析 共點(diǎn)力的平衡?？碱}型?？碱}型1.應(yīng)用1.應(yīng)用 物體的靜態(tài)平衡問題 例1(2020山東卷8)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B，通過不可伸長(zhǎng)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()Aeq f(1,3) Beq f(1,4) C Deq f(1,6)【解析】當(dāng)木板與水平面的夾角為45時(shí)，兩物塊剛好滑動(dòng)，對(duì)A物塊受力分析如圖，A、B之間的滑動(dòng)摩擦力f1mgcos 45，根據(jù)平衡條件可知Tmgs

2、in 45f1；對(duì)B物塊受力分析如圖沿斜面方向，B與斜面之間的滑動(dòng)摩擦力f23mgcos 45，根據(jù)平衡條件可知2mgsin 45Tf1f2，解得?！敬鸢浮緾2.應(yīng)用2.應(yīng)用 物體的動(dòng)態(tài)平衡問題 例2(2021湖南卷5)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(duì)滑塊的支持力先減小后增大C. 墻面對(duì)凹槽的壓力先增大后減小D. 水平地面

3、對(duì)凹槽的支持力先減小后增大【答案】C【解析】對(duì)滑塊受力分析，由平衡條件有Fmgsin ，Nmgcos ，滑塊從A緩慢移動(dòng)B點(diǎn)時(shí)，越來越大，則推力F越來越大，支持力N越來越小，所以AB錯(cuò)誤；對(duì)凹槽與滑塊整體分析，有墻面對(duì)凹槽的壓力FNFcos eq f(1,2)mgsin (2)，則越來越大時(shí)，墻面對(duì)凹槽的壓力先增大后減小，所以C正確；水平地面對(duì)凹槽的支持力N地(Mm)gFsin (Mm)gmgsin2 ，則越來越大時(shí)，水平地面對(duì)凹槽的支持力越來越小，所以D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)速練對(duì)點(diǎn)速練1(2021浙江6月4)2021年5月15日，天問一號(hào)著陸器在成功著陸火星表面的過程中，經(jīng)大氣層290 s的減速，速度

4、從4.9103 m/s減為4.6102 m/s；打開降落傘后，經(jīng)過90 s速度進(jìn)一步減為1.0102 m/s；與降落傘分離，打開發(fā)動(dòng)機(jī)減速后處于懸停狀態(tài)；經(jīng)過對(duì)著陸點(diǎn)的探測(cè)后平穩(wěn)著陸。若打開降落傘至分離前的運(yùn)動(dòng)可視為豎直向下運(yùn)動(dòng)，則著陸器（）A打開降落傘前，只受到氣體阻力的作用B打開降落傘至分離前，受到的合力方向豎直向上C打開降落傘至分離前，只受到浮力和氣體阻力的作用D懸停狀態(tài)中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴火的反作用力與氣體阻力是平衡力【答案】B【解析】打開降落傘前，在大氣層中做減速運(yùn)動(dòng)，則著陸器受大氣的阻力作用以及火星的引力作用，A錯(cuò)誤；打開降落傘至分離前做減速運(yùn)動(dòng)，則其加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，加速度方向向

5、上，則合力方向豎直向上，B正確；打開降落傘至分離前，受到浮力和氣體的阻力以及火星的吸引力作用，C錯(cuò)誤；懸停狀態(tài)中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴火的反作用力是氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用力，由于還受到火星的吸引力，則與氣體的阻力不是平衡力，D錯(cuò)誤。2如圖所示，一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個(gè)輕環(huán)，系在兩環(huán)上的等長(zhǎng)細(xì)繩拴住的書本處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則()A桿對(duì)A環(huán)的支持力變大BB環(huán)對(duì)桿的摩擦力變小C桿對(duì)A環(huán)的力不變D與B環(huán)相連的細(xì)繩對(duì)書本的拉力變大【解析】以環(huán)、繩和書本整體為研究對(duì)象，在豎直方向上始終受力平衡，故桿對(duì)其中一環(huán)的支持力FN恒等于書本重力的一半，故A錯(cuò)誤；設(shè)繩與水平桿之間的夾角為，

6、對(duì)B環(huán)受力分析，可得桿對(duì)B環(huán)的摩擦力Ffeq f(FN,tan )，兩環(huán)距離減小，夾角增大，摩擦力Ff減小，故B環(huán)對(duì)桿的摩擦力變小，B正確；桿對(duì)環(huán)的作用力包括支持力和摩擦力，根據(jù)環(huán)受力平衡可知，兩者的合力大小與繩的拉力大小相等，而繩的拉力大小Feq f(FN,sin )，可知，夾角增大，拉力大小減小，故C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽3如圖所示，傾角為30的斜面A置于水平面上，滑塊B、C疊放在一起沿斜面勻速下滑，且始終保持相對(duì)靜止，斜面A靜止不動(dòng)，B上表面傾斜，則B、C在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是( )AB可能受三個(gè)力作用BA、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)eq f(r(3),2)CA一定受四個(gè)力作用D地面對(duì)A的

7、支持力小于A、B、C三者重力之和【答案】C【解析】B受到重力、斜面的支持力和摩擦力、C對(duì)B的壓力和摩擦力5個(gè)力的作用，A錯(cuò)誤；以B和C整體為研究對(duì)象，沿斜面方向根據(jù)平衡條件可得(mBgmCg)sin (mBgmCg)cos ，解得tan eq f(r(3),3)，B錯(cuò)誤；斜面A受到重力、地面的支持力、B對(duì)斜面的壓力和摩擦力4個(gè)力的作用，C正確；滑塊B、C疊放在一起沿斜面勻速下滑，整體受力平衡，故地面對(duì)A的支持力等于A、B、C三者重力之和，故D錯(cuò)誤。4如圖所示，一傾角為45的斜面放置于粗糙的水平地面上，斜面上固定一個(gè)內(nèi)側(cè)光滑的圓環(huán)，圓環(huán)和斜面相切。將一小物塊放置于圓環(huán)內(nèi)側(cè)切點(diǎn)位置，對(duì)小物塊施加沿

8、圓環(huán)切線方向的拉力F，使小物塊緩慢沿圓環(huán)內(nèi)側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，直至拉力F豎直，整個(gè)過程斜面體靜止不動(dòng)，則下列說法正確的是（）A拉力F先增大后減小B圓環(huán)對(duì)物塊的支持力先增大后減小C地面對(duì)斜面體的摩擦力一直減小D地面對(duì)斜面體的支持力先增大后減小【答案】C【解析】對(duì)小物塊，設(shè)F與豎直方向夾角為，根據(jù)平衡條件有Fmgcos ，根據(jù)題意，由45逐漸減小到0，則F逐漸增大，故A錯(cuò)誤；對(duì)小物塊，根據(jù)平衡條件FNmgsin ，根據(jù)題意，由45逐漸減小到0，則FN逐漸減小，故B錯(cuò)誤；對(duì)小物塊、圓環(huán)和斜面整體，根據(jù)水平方向平衡條件有fFsin eq f(1,2)mgsin (2)，根據(jù)題意，由45逐漸減小到0，則f逐漸減

9、小，故C正確；對(duì)小物塊、圓環(huán)和斜面整體，根據(jù)豎直方向平衡條件有MgFNFcos ，根據(jù)題意，由45逐漸減小到0，且F逐漸增大，則FN逐漸減小，故D錯(cuò)誤。5如圖甲、乙所示，一臺(tái)質(zhì)量為36 kg的空調(diào)外機(jī)用兩個(gè)相同的三角形支架固定在豎直外墻上，若空調(diào)外機(jī)重心恰好在兩支架OO連線中點(diǎn)S的正上方。橫梁PO水平，斜梁QO跟橫梁PO的夾角為37，已知sin 370.6，cos 370.8，下列說法正確的是（ ）A橫梁對(duì)O點(diǎn)的作用力方向從P指向OB斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力大小約為300 NC空調(diào)外機(jī)對(duì)每個(gè)三角形支架的作用力大小約為360 ND保持O點(diǎn)位置不變，斜梁加長(zhǎng)，橫梁和斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力都變大【答案】B【解

10、析】橫梁對(duì)O點(diǎn)的作用力方向從O指向P，A錯(cuò)誤；每根斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力大小約為，B正確；空調(diào)外機(jī)對(duì)每個(gè)三角形支架的作用力大小約為Feq f(1,2)mg180 N，C錯(cuò)誤；保持O點(diǎn)位置不變，斜梁加長(zhǎng)，則橫梁與斜梁的夾角變大，根據(jù)，可知，橫梁和斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力都變小，D錯(cuò)誤。6如圖，傾角60的斜面體置于水平面上，在斜面體頂端固定一輕質(zhì)小定滑輪，一根輕質(zhì)細(xì)線跨過滑輪，一端與置于斜面上的質(zhì)量為2m的物塊相連，另一端與質(zhì)量為m的小球相連，與物塊相連的細(xì)線與斜面平行。現(xiàn)用一拉力F拉小球（圖中未畫出），使與小球相連的細(xì)線偏離豎直方向30，且拉力F最小，整個(gè)裝置保持靜止，重力加速度為g。則（）A拉力F沿水平

11、方向向右時(shí)，拉力F最小B斜面對(duì)物塊的摩擦力大小為eq f(r(3),2)mg，方向沿斜面向下C地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為eq f(r(3),4)mg，方向水平向左D細(xì)線上的拉力大小為eq f(1,2)mg【答案】C【解析】對(duì)小球進(jìn)行受力分析，當(dāng)拉力F方向垂直于繩子時(shí)，拉力F最小，做出力的矢量三角形如圖所示，所以繩子拉力Fmgcos 30eq f(r(3),2)mg，拉力Fmgsin 30eq f(1,2)mg，故AD錯(cuò)誤；對(duì)物塊進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)力的平衡條件FTf2mgsin 60，解得feq f(r(3),2)mg，方向沿斜面向上，故B錯(cuò)誤；把兩個(gè)物體和斜面看成是一個(gè)整體，對(duì)整體受

12、力分析，根據(jù)平衡條件，在水平方向，F(xiàn)在水平方向的分量等于地面對(duì)斜面的摩擦力，即fFcos30eq f(r(3),4)mg，方向水平向左，故C正確。7如圖所示，通過輕繩和滑輪從礦井中提升重物，輕繩a左端固定在井壁的M點(diǎn)，另一端固定在光滑的滑環(huán)N上，輕繩b的下端系在輕滑環(huán)N上并繞過定滑輪，滑環(huán)N套在豎直桿上。在右側(cè)地面上拉動(dòng)輕繩b，使重物緩慢上升的過程中，不計(jì)動(dòng)滑輪的質(zhì)量及與繩子間的摩擦，下列說法正確的是（）A桿對(duì)輕滑環(huán)的彈力不變B繩b的拉力始終比繩a的大C繩a的拉力變大D繩b的拉力變大【答案】A【解析】重物緩慢上升的過程中，對(duì)重物受力分析，如圖甲所示，根據(jù)正交分解可得2Tacos mg，解得，設(shè)

13、輕繩a的總長(zhǎng)為l，井口的寬度為d，如圖乙所示，則根據(jù)幾何關(guān)系可得l1sin d1，l2sin d2，又l1l2l，d1d2d，聯(lián)立可得，在緩慢向上的過程中，l和d保持不變，故sin 不變，所以cos 不變，根據(jù)，可知Ta不變，故C錯(cuò)誤；對(duì)N點(diǎn)受力分析，如圖丙，根據(jù)正交分解可得FNTasin ，TbTacos ，立解得FNeq f(1,2)mgtan ，Tbeq f(1,2)mg，繩b的拉力保持不變，由上面分析可知，繩a的夾角不變，則tan 不變，桿對(duì)滑環(huán)的彈力不變，故A正確，D錯(cuò)誤；由于cos 1，根據(jù)TbTacos ，所以TbTa，故B錯(cuò)誤。8(多選)如圖所示，重力均為G的兩小球用等長(zhǎng)的細(xì)繩

14、a、b懸掛在O點(diǎn)，兩小球之間用一根輕彈簧連接，兩小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩細(xì)繩a、b與輕彈簧c恰構(gòu)成一正三角形?，F(xiàn)用水平力F緩慢拉動(dòng)右側(cè)小球，使細(xì)繩a最終豎直，并保持兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()A最終狀態(tài)與初態(tài)相比，細(xì)繩a的拉力變大B最終狀態(tài)與初態(tài)相比，細(xì)繩b的拉力變大C最終狀態(tài)與初態(tài)相比，輕彈簧c的彈力變小D最終狀態(tài)時(shí)，水平拉力F等于eq r(3)G【答案】BC【解析】初始狀態(tài)時(shí)，細(xì)線a的拉力，末狀態(tài)時(shí)，細(xì)線a的拉力等于左側(cè)小球的重力，細(xì)線的拉力變小，故A錯(cuò)誤；初始狀態(tài)時(shí)，彈簧的彈力Tcmgtan 30eq f(r(3),3)mg，末狀態(tài)時(shí)彈簧的彈力為零，變小，故C正確；初始狀態(tài)時(shí)

15、，細(xì)線b的拉力，末狀態(tài)時(shí)，右側(cè)小球受到豎直向下的重力、b的拉力和水平向右的拉力F、b的豎直向上的拉力等于重力，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，細(xì)線b與豎直方向的夾角大于60，細(xì)線b的拉力，細(xì)線b的拉力變大，故B正確；因?yàn)榧?xì)線b與豎直方向的夾角大于60，所以水平拉力F的大小Fmgtan 60eq r(3)mg，故D錯(cuò)誤9如圖所示，質(zhì)量為m長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻桿AB一端靠在墻上，用細(xì)繩CD拴桿于D點(diǎn)，圖中AD等于eq f(1,3)L，DCA37，CAD53，此時(shí)桿處于平衡狀態(tài)，sin 370.6，cos 370.8。那么以下說法正確的是（）A在圖中桿A端所受摩擦力的方向可能沿墻面向下B在圖中桿與墻壁間的最小動(dòng)摩擦因數(shù)為C在

16、圖中桿A端所受摩擦力和墻壁對(duì)桿的支持力一定沿桿方向D如果改變細(xì)線的位置而不改變夾角和，桿A端所受的摩擦力不可能為零【答案】B【解析】受力分析如圖所示，將f（f設(shè)為沿墻壁向上）與N合成一個(gè)力T，恰好要滑動(dòng)時(shí)， T與N的夾角tan ，根據(jù)三力匯交如上圖所示，T和水平線夾角為（摩擦角），對(duì)ADE和DOE運(yùn)用正弦定理有，由，得，聯(lián)立可得，則動(dòng)摩擦因數(shù)，故AC錯(cuò)誤，B正確；如果平移CD，使得CD和OE交于水平虛線上，那么此刻摩擦力恰好為零，故D也錯(cuò)誤。10如圖甲所示，傾角為的斜面固定在水平地面上，斜面上一木塊受到與斜面底邊平行的力F的作用，當(dāng)力F逐漸增大時(shí)，木塊所受的摩擦力f和力F的大小關(guān)系如圖乙所示。若木塊的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，圖中f1、f2、F1均為已知量，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A木塊的質(zhì)量可表示為B木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為CF小于F1時(shí)木塊所受的摩擦力與斜面底邊垂直且沿斜面向上DF大于F1后木塊做直線運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】將木塊所受重力分解為垂直于斜面方向和沿