（通用版）2023高考物理一輪復習重點強化練1受力分析物體的平衡

PAGEPAGE2重點強化練(一)受力分析物體的平衡(限時：40分鐘)一、選擇題1．如圖1所示，A和B兩物塊的接觸面是水平的，A與B保持相對靜止一起沿固定斜面勻速下滑，在下滑過程中B的受力個數(shù)為()圖1A．3 B．4C．5 D．6B[A與B相對靜止一起沿斜面勻速下滑，可將二者當作整體進行受力分析，再對B進行受力分析，可知B受到的力有：重力GB、A對B的壓力、斜面對B的支持力和摩擦力，選項B正確．]2．(2022·唐山模擬)在沿水平方向運動的車廂支架上，有兩個質量均勻、半徑相同的半球，如圖2所示，兩半球接觸面沿豎直方向，不計兩半球之間以及半球與支架之間的摩擦，那么小車()圖2A．可能做勻速直線運動B．一定做勻速直線運動C．可能做勻變速直線運動D．一定做勻變速直線運動(a)(b)B[假設小車加速度為a，分別隔離左右兩半球受力分析如圖(a)、(b)所示，可得Fcosθ＝mg、Fsinθ－FN＝ma，F(xiàn)′cosθ＝mg、FN－F′sinθ＝ma，所以F＝F′，a＝0，故運動的小車只能是勻速的，B項正確．]3．(2022·揚州市高三檢測)在水平地面上固定一個上外表光滑的斜面體，在它上面放有質量為m的木塊，用一根平行于斜面的細線連接一個輕環(huán)，并將輕環(huán)套在一根兩端固定、粗糙的水平直桿上，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，如圖3所示，那么桿對環(huán)的摩擦力大小為()【導學號：92492094】圖3A．mgsinθ B．mgcosθC．mgtanθ D．mgsinθ·cosθD[設細線的彈力為F，對斜面上的物塊由共點力平衡條件有F－mgsinθ＝0，對輕環(huán)由共點力平衡條件有Fcosθ－f＝0，解得桿對環(huán)的摩擦力大小為f＝mgsinθ·cosθ，應選D.]4．(2022·全國丙卷)如圖4所示，兩個輕環(huán)a和b套在位于豎直面內的一段固定圓弧上；一細線穿過兩輕環(huán)，其兩端各系一質量為m的小球．在a和b之間的細線上懸掛一小物塊．平衡時，a、b間的距離恰好等于圓弧的半徑．不計所有摩擦．小物塊的質量為()【導學號：92492095】圖4A.eq\f(m,2) B．eq\f(\r(3),2)mC．m D．2mC[如下圖，由于不計摩擦，線上張力處處相等，且輕環(huán)受細線的作用力的合力方向指向圓心．由于a、b間距等于圓弧半徑，那么∠aOb＝60°，進一步分析知，細線與aO、bO間的夾角皆為30°.取懸掛的小物塊研究，懸掛小物塊的細線張角為120°，由平衡條件知，小物塊的質量與小球的質量相等，即為m.應選項C正確．]5．如圖5所示，水平固定且傾角為30°的光滑斜面上有兩個質量均為m的小球A、B，它們用勁度系數(shù)為k的輕質彈簧連接，現(xiàn)對B施加一水平向左的推力F使A、B均靜止在斜面上，此時彈簧的長度為l，那么彈簧原長和推力F的大小分別為()【導學號：92492096】圖5A．l＋eq\f(mg,2k)，eq\f(2\r(3),3)mg B．l－eq\f(mg,2k)，eq\f(2\r(3),3)mgC．l＋eq\f(mg,2k)，2eq\r(3)mg D．l－eq\f(mg,2k)，2eq\r(3)mgB[以A、B和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象，那么Fcos30°＝2mgsin30°，得F＝eq\f(2\r(3),3)mg；隔離A有kx＝mgsin30°，得彈簧原長為l－x＝l－eq\f(mg,2k)，應選項B正確．]6．(2022·新鄉(xiāng)模擬)如圖6所示，一個“房子〞形狀的鐵制音樂盒靜止在水平面上，一個塑料殼里面裝有一個圓柱形強磁鐵，吸附在“房子〞的頂棚斜面上，保持靜止狀態(tài)，己知頂棚斜面與水平面的夾角為θ，塑料殼和磁鐵的總質量為m，塑料殼和斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么以下說法正確的選項是()【導學號：92492097】圖6A．塑料殼對頂棚斜面的壓力大小為mgcosθB．頂棚斜面對塑料殼的摩擦力大小一定為μmgcosθC．頂棚斜面對塑料殼的支持力和摩擦力的合力大小等于mgD．磁鐵的磁性假設瞬間消失，塑料殼不一定會往下滑動D[對m分析可得圓柱形強磁鐵受到重力mg、音樂盒的吸引力F，音樂盒的支持力FN，以及靜摩擦力Ff，處于靜止狀態(tài)，合力為零，故FN＝(mg＋F)cosθ，F(xiàn)f＝(mg＋F)sinθ，由于是靜摩擦力，故A、B錯誤；塑料殼和磁鐵整體靜止，合力為零，那么頂棚斜面對塑料殼的支持力和摩擦力的合力大小等于重力和F的合力，故C錯誤；磁鐵的磁性假設瞬間消失，因為mgsinθ≤μmgcosθ，那么塑料殼不會往下滑動，故D正確．]7．(2022·鄭州模擬)如圖7所示，a、b兩個小球穿在一根光滑的固定桿上，并且通過一條細繩跨過定滑輪連接．b球質量為m，桿與水平面成θ角，不計所有摩擦，重力加速度為g.當兩球靜止時，Oa段繩與桿的夾角也為θ，Ob段繩沿豎直方向，那么以下說法正確的選項是()圖7A．a(chǎn)可能受到2個力的作用B．b可能受到3個力的作用C．繩子對a的拉力等于mgD．a(chǎn)的重力為mgtanθC[對a、b受力分析可知，a一定受3個力，b一定受2個力作用，選項A、B錯誤；對b受力分析可知，b受繩子拉力等于mg，因此繩子對a的拉力等于mg，選項C正確；對a受力分析，Gasinθ＝mgcosθ，可得：Ga＝eq\f(mg,tanθ)，選項D錯誤．]8．(多項選擇)(2022·貴州七校聯(lián)考)如圖8所示，橫截面為直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的豎直墻面上，力F指向球心水平作用在光滑球B上，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，當力F增大時，系統(tǒng)還保持靜止，那么以下說法正確的選項是()圖8A．A所受合外力增大B．A對豎直墻壁的壓力增大C．B對地面的壓力一定增大D．墻面對A的摩擦力可能變?yōu)榱鉈CD[A一直處于靜止，所受合外力一直為零不變，故A錯誤；以整體為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件，水平方向：FN＝F，F(xiàn)增大那么FN增大，故B正確；對B受力分析，如下圖，根據(jù)平衡條件：F＝FN′sinθ，可見F增大那么FN′增大，F(xiàn)N″＝mg＋FN′cosθ，可見FN′增大那么FN″增大，根據(jù)牛頓第三定律知球對地面的壓力增大，故C正確；以整體為研究對象，豎直方向：FN″＋Ff＝Mg＋mg，假設FN″增大至與Mg＋mg相等，那么Ff＝0，故D正確．]9．(2022·武漢模擬)如圖9所示，一根不可伸長的輕繩兩端連接兩輕環(huán)A、B，兩環(huán)分別套在相互垂直的水平桿和豎直桿上，輕繩繞過光滑的輕小滑輪，重物懸掛于滑輪下，始終處于靜止狀態(tài)，以下說法正確的選項是()【導學號：92492098】圖9A．只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力變大，環(huán)B所受摩擦力變小B．只將環(huán)A向下移動少許，繩上拉力不變，環(huán)B所受摩擦力不變C．只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力變大，環(huán)A所受桿的彈力不變C．只將環(huán)B向右移動少許，繩上拉力不變，環(huán)A所受桿的彈力變小B[設滑輪兩側繩子與豎直方向的夾角為α，繩子的長度為L，B點到墻壁的距離為s，根據(jù)幾何知識和對稱性，得：sinα＝eq\f(s,L) ①以滑輪為研究對象，設繩子拉力大小為F，根據(jù)平衡條件得：2Fcosα＝mg，得：F＝eq\f(mg,2cosα) ②當只將繩的左端移向A′點，s和L均不變，那么由②式得知，F(xiàn)不變．B環(huán)受的摩擦Ff＝Fsinα不變．故A錯誤，B正確．當只將繩的右端移向B′點，s增加，而L不變，那么由①式得知，α增大，cosα減小，那么由②式得知，F(xiàn)增大．A環(huán)受彈力FN＝Fsinα＝eq\f(mg,2)tanα變大．故C、D錯誤．應選B.]10．(多項選擇)如圖10所示，帶有光滑豎直桿的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球與套在豎直桿上的小滑塊用輕繩連接，開始時輕繩與斜劈平行．現(xiàn)給小滑塊施加一豎直向上的拉力，使小滑塊沿桿緩慢上升，整個過程中小球始終未脫離斜劈，那么有()【導學號：92492099】圖10A．輕繩對小球的拉力逐漸增大B．小球對斜劈的壓力先減小后增大C．豎直桿對小滑塊的彈力先增大后減小D．對小滑塊施加的豎直向上的拉力逐漸增大AD[設斜面傾角為θ，斜面對小球的支持力為N1，繩對小球的拉力為T，小球的重力大小為G1，小滑塊的重力大小為G2，豎直桿對小滑塊的彈力大小為N2.由于小滑塊沿桿緩慢上升，所以小球沿斜面緩慢向上運動，小球處于動態(tài)平衡狀態(tài)，受到的合力為零，作小球受力矢量三角形如圖甲所示，繩對小球的拉力T逐漸增大，所以選項A正確；斜面對小球的彈力N1逐漸減小，故小球對斜面的壓力逐漸減小，選項B錯誤；將小球和小滑塊看成一個整體，對其進行受力分析如圖乙所示，那么由力的平衡條件可得：N2＝N1sinθ，F(xiàn)＝G1＋G2－N1cosθ，因N1逐漸減小，所以N2逐漸減小，F(xiàn)逐漸增大，應選項C錯誤，D正確．]二、非選擇題11．(2022·合肥模擬)如圖11所示，質量M＝2kg的木塊套在水平固定桿上，并用輕繩與質量m＝1kg的小球相連，今用跟水平方向成60°角的力F＝10eq\r(3)N拉著小球并帶動木塊一起向右勻速運動，運動中M、m的相對位置保持不變，g＝10m/s2.在運動過程中，求：圖11(1)輕繩與水平方向的夾角θ；(2)木塊M與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ.【導學號：92492100】【解析】(1)m處于平衡狀態(tài)，其合力為零．以m為研究對象，由平衡條件得：水平方向Fcos60°－FTcosθ＝0 ①豎直方向Fsin60°－FTsinθ－mg＝0 ②解得：θ＝30°(2)M、m整體處于平衡狀態(tài)，可看做整體，系統(tǒng)所受合力為零．以M、m整體為研究對象．由平衡條件得水平方向Fcos60°－μFN＝0 ③豎直方向FN＋Fsin60°－Mg－mg＝0 ④由③④得μ＝eq\f(\r(3),3).【答案】(1)θ＝30°(2)μ＝eq\f(\r(3),3)12．質量為M的木楔傾角為θ，在水平面上保持靜止，當將一質量為m的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑．如果用與木楔斜面成α角的力F拉著木塊勻速上升，如圖12所示(木楔在整個過程中始終靜止)．圖12(1)當α＝θ時，拉力F有最小值，求此最小值；(2)當α＝θ時，木楔對水平面的摩擦力是多大？【導學號：92492101】【解析】木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，有mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ.(1)木楔在力F作用下沿斜面向上勻速運動，有Fcosα＝mgsinθ＋FfFsinα＋FN＝mgcosθFf＝μFN解得F＝eq\f(2mgsinθ,cosα＋μsinα)＝eq\f(2mgsinθcos