2021物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評 六 受力分析共點力的平衡含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測評六受力分析共點力的平衡含解析溫馨提示:此套題為Word版，請按住Ctrl，滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后.關(guān)閉Word文檔返回原板塊。核心素養(yǎng)測評六受力分析共點力的平衡（45分鐘100分）一、選擇題（本題共9小題,每小題6分，共54分，1～6題為單選題，7～9題為多選題)1?！半A下兒童仰面時,清明妝點正堪宜。游絲一斷渾無力,莫向東風(fēng)怨別離."這是《紅樓夢》中詠風(fēng)箏的詩。風(fēng)箏在風(fēng)力F、線的拉力T以及重力G的作用下,能夠高高地飛在藍(lán)天上。關(guān)于風(fēng)箏在空中的受力可能正確的是 （）【解析】選A。在B、C、D三個力圖中，合力不可能為零,不能處于平衡狀態(tài),只有A圖，在三個力的作用下能處于平衡狀態(tài),故A正確,B、C、D錯誤。2。某消防員在一次執(zhí)行任務(wù)時,需從半球形的屋頂向上緩慢爬行(如圖所示），則在這個過程中，下列選項分析不正確的是 ()A。他對屋頂?shù)膲毫Σ蛔傿。屋頂對他的作用力不變C.屋頂對他的摩擦力減小D。屋頂對他的支持力變大【解析】選A。以消防員為研究對象，作出受力分析圖:設(shè)此人的重力為G,根據(jù)平衡條件得:屋頂對他的摩擦力f=Gsinθ，屋頂對他的支持力N=Gcosθ;消防員在半球形屋頂上向上緩慢爬行的過程中，坡角θ減小,則f減小,N增大。即屋頂對他的摩擦力減小,屋頂對他的支持力增大，則C、D均正確.屋頂?shù)膲毫腿怂艿闹С至κ亲饔昧εc反作用力,故壓力變大，A錯誤.根據(jù)平衡條件和合成法可知支持力與摩擦力的合力始終與重力等大反向,則屋頂對人的作用力不變，B正確。本題選不正確的，故選A.3。一盞電燈重力為G,懸于天花板上的A點,在電線O處系一細(xì)線OB，使電線OA偏離豎直方向的夾角為β=30°，如圖所示?，F(xiàn)保持β角不變,緩慢調(diào)整OB方向至虛線位置,則在此過程中細(xì)線OB中的拉力 (）A.先減小后增大 B.先增大后減小C。不斷增大 D.不斷減小【解析】選A。對O點受力分析,重力為恒力,OA繩的拉力方向不變，OB繩的拉力大小和方向均變化，則構(gòu)成三力平衡的一類動態(tài)平衡,由圖解法作圖如圖所示:當(dāng)TOB⊥TOA時,TOB最小,整個轉(zhuǎn)動過程,TOB先減小后增大；故A正確,B、C、D錯誤。4.(2020·廈門模擬)如圖所示,2019年5月28日央視新聞報道:格魯吉亞物理學(xué)家安德里亞僅靠摩擦力將25個網(wǎng)球壘成9層高的直立“小塔”。網(wǎng)球A位于“小塔"頂層,下面各層均有3個網(wǎng)球,網(wǎng)球B位于“小塔”的第6層A.其他網(wǎng)球?qū)球的作用力大于B球的重力B。將A球拿走后，“小塔”仍能保持直立平衡C.第8層的三個網(wǎng)球與A球間的彈力大小各為mgD。最底層的3個網(wǎng)球受到地面的支持力均為25【解析】選D。以B球為研究對象，受到重力和其他網(wǎng)球?qū)球的作用力,根據(jù)二力平衡可知其他網(wǎng)球?qū)球的作用力等于B球的重力，故選項A錯誤；拿走A球后，每個小球的受力就將不均衡,合力不為零，故不能保持直立平衡，故選項B錯誤;A球與第8層的三個網(wǎng)球的球心連線構(gòu)成了正四面體，設(shè)A球與第8層的三個網(wǎng)球的球心連線與水平面的夾角為θ,根據(jù)幾何關(guān)系則有sinθ=63，以A球為研究對象，根據(jù)力的平衡條件可知mgsinθ=3FN，則第8層的三個網(wǎng)球?qū)球的支持力為FN=69mg,故C錯誤；設(shè)地面對最底層的每個網(wǎng)球的支持力為N,根據(jù)整體法則有3N=25mg,解得N=25mg35。輕繩一端系在質(zhì)量為m的物塊A上，另一端系在一個套在粗糙豎直桿MN的圓環(huán)上.現(xiàn)用水平力F拉住繩子上一點O,使物塊A從圖中實線位置緩慢下降到虛線位置,但圓環(huán)仍保持在原來位置不動，在這一過程中，環(huán)對桿的摩擦力F1和環(huán)對桿的壓力F2的變化情況是 （)A。F1保持不變,F2逐漸增大B.F1保持不變，F(xiàn)2逐漸減小C。F1逐漸增大,F2保持不變D.F1逐漸減小,F2保持不變【解析】選B。以圓環(huán)、物塊A及輕繩整體為研究對象，受力情況如圖甲所示,根據(jù)平衡條件得，桿對環(huán)的摩擦力F1=G，保持不變，桿對環(huán)的彈力F2=F;以結(jié)點O為研究對象，受力情況如圖乙所示,由平衡條件得,F=mgtanθ，物塊A從圖中實線位置緩慢下降到虛線位置過程中，θ逐漸減小,則F逐漸減小,F2逐漸減小,所以F1保持不變，F(xiàn)2逐漸減小，選項B正確。6.如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端系在質(zhì)量為m=1kg的小物塊上，另一端固定在墻上。物塊在斜面上靜止時，彈簧與豎直方向的夾角為37°,已知斜面傾角θ=37°,斜面與小物塊間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，斜面固定不動。設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,g取10m/sA。小物塊可能只受三個力B。彈簧彈力大小一定等于4NC.彈簧彈力大小可能等于5ND.斜面對物塊支持力可能為零【解析】選C.由于μmgcos37°=4N,mgsin37°=6N,故μmgcos37°<mgsin37°,若不受彈簧的壓力則物塊不可能靜止，故物塊一定受彈簧的壓力，還受重力、斜面支持力和靜摩擦力共四個力的作用而平衡，A錯誤；若要物塊靜止,μ(mgcos37°+N)≥6N,解得N≥4N,故B錯誤，C正確;由于物塊此時受到的摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力,不可能為零，所以斜面對物塊的支持力不可能為零,D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(多選）如圖所示,甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜止于傾角為θ的粗糙斜面體上，斜面體始終保持靜止,則下列判斷正確的是 （）A.物體甲一定受到4個力的作用B.物體甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C。物體乙所受的摩擦力不可能為零D。水平面對斜面體無摩擦力作用【解析】選C、D。若壓縮的彈簧對甲向上的彈力大小恰好等于甲的重力沿斜面向下的分力,則甲只受三個力作用，A、B錯誤；因彈簧對乙有沿斜面向下的彈力,乙的重力也有沿斜面向下的分力，故乙一定具有向下運動的趨勢,乙一定受到沿斜面向上的摩擦力作用，C正確；取甲、乙和斜面為一整體分析受力,由水平方向合力為零可得,水平面對斜面體無摩擦力作用，D正確。7。如圖所示，兩完全相同的小球M和N放在光滑豎直擋板和固定斜面間,處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)逆時針緩慢轉(zhuǎn)動擋板,在擋板緩慢轉(zhuǎn)動到與斜面垂直的過程中 （）A.N球?qū)π泵娴膲毫p小B。M球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小C。M、N兩球間的彈力不變D.M球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大【解析】選B、C.雖然擋板在變化，但球M對球N的彈力方向沒變，球N的重力沒變，斜面對球N的支持力方向也沒變，雖然球N位置在緩慢變化，但球N所受力沒有變化,故N球?qū)π泵娴膲毫Σ蛔儯琈、N兩球的彈力沒有變,選項A錯誤，C正確;對球M受力分析,當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動擋板至擋板與斜面垂直的過程中,彈力F1的方向也從圖示位置轉(zhuǎn)動到與斜面平行位置。則兩個彈力的合力不變，當(dāng)夾角變小時，兩彈力大小均變小,故M球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小，M球?qū)π泵娴膲毫χ饾u減小,選項B正確,D錯誤?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示，擋板垂直于斜面固定在斜面上,一滑塊m放在斜面上，其上表面呈弧形且左端最薄，一球M擱在擋板與弧形滑塊上,一切摩擦均不計，用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑塊,使球與滑塊均靜止.現(xiàn)將滑塊平行于斜面向上拉過一較小的距離,球仍擱在擋板與滑塊上且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則與原來相比 ()A.滑塊對球的彈力增大B.擋板對球的彈力減小C.斜面對滑塊的彈力增大D.拉力F不變【解析】選B。對球進(jìn)行受力分析,如圖甲，球只受三個力的作用,擋板對球的力F1，方向不變，作出力的矢量圖，滑塊上移時，F(xiàn)2與豎直方向夾角減小，F(xiàn)2最小時垂直于F1，可以知道擋板彈力F1和滑塊對球的作用力F2都減小，故A錯誤，B正確;再對滑塊和球整體受力分析，如圖乙，其中N恒等于Gcosθ,F+F1不變，F(xiàn)1減小，可以知道斜面對滑塊的支持力不變，拉力F增大，故C、D錯誤。8。如圖所示，質(zhì)量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上,通過最高點處的釘子用水平細(xì)線拉住一質(zhì)量為m、半徑為r的光滑球B.則 （)A。A對地面的壓力等于（M+m)gB.A對地面的摩擦力方向向左C。B對A的壓力大小為R+D。細(xì)線對小球的拉力大小為rR【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點：(1）分析A與地面間的作用力可選整體法；(2)分析A與B間的作用力應(yīng)隔離B;（3)A、B間的邊角關(guān)系.【解析】選A、C。對A、B整體受力分析,受重力和支持力，相對地面無相對滑動趨勢,故不受摩擦力。根據(jù)平衡條件知，支持力等于整體的重力.根據(jù)牛頓第三定律知,整體對地面的壓力與地面對整體的支持力是相互作用力，大小相等，故對地面的壓力等于(M+m）g,故A正確，B錯誤;對小球受力分析,如圖所示，根據(jù)平衡條件得：F=mgcosθ,T=mgtanθ,其中cosθ=RR+r,tanθ=(T=mg(R+r)2-9.某學(xué)習(xí)小組為了體驗最大靜摩擦力與滑動摩擦力的臨界狀態(tài),設(shè)計了如圖所示的裝置，一位同學(xué)坐在長直木板上,讓長直木板由水平位置緩慢向上轉(zhuǎn)動（即木板與地面的夾角θ變大),另一端不動，則該同學(xué)受到支持力FN、合外力F合、重力沿斜面方向的分力G1、摩擦力Ff隨角度θ的變化關(guān)系圖中正確的是 (）【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點：（1）長木板緩慢轉(zhuǎn)動過程中，該同學(xué)滑動前處于平衡狀態(tài)。（2)最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力?！窘馕觥窟xA、C、D。重力沿斜面方向的分力G1=mgsinθ,C正確，支持力FN=mgcosθ，A正確；該同學(xué)滑動之前,F合=0,Ff=mgsinθ,滑動后，F(xiàn)合=mgsinθ—μmgcosθ,Ff=μmgcosθ，考慮到最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力的情況，可知B錯誤,D正確。二、計算題（16分，需寫出規(guī)范的解題步驟）10。如圖所示，物體A、B疊放在傾角θ=37°的斜面上,并通過跨過光滑滑輪的細(xì)線相連，細(xì)線與斜面平行.兩物體的質(zhì)量分別為mA=2kg,mB=1kg,A、B間動摩擦因數(shù)μ1=0。1，B與斜面間的動摩擦因數(shù)μ2=0。2，求:為使A能平行于斜面向下做勻速運動,【解析】對A受力分析如圖甲所示,由平衡條件得：沿斜面方向：F+mAgsinθ—T—fBA=0fBA=μ1NBA=μ1mAgcosθ對B受力分析如圖乙所示，由平衡條件得:沿斜面方向：mBgsinθ+f+fAB—T=0f=μ2（mA+mB）gcosθfAB=fBA解以上各式得:F=2N答案:2N【加固訓(xùn)練】如圖所示，質(zhì)量M=23kg的木塊A套在水平桿上3kg的小球B相連。用跟水平方向成30°角的力F=103N拉著球帶動木塊一起向右勻速運動，運動中A、B相對位置保持不變,g取10m/s2（1）運動過程中輕繩與水平方向夾角θ。(2）木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ?！窘馕觥?1)對B進(jìn)行受力分析，設(shè)輕繩對B的拉力為FT，由平衡條件可得Fcos30°=TcosθFsin30°+Tsinθ=mg解得:T=103N，tanθ=33,即θ=30(2)對A進(jìn)行受力分析,由平衡條件有Tsinθ+Mg=N，Tcosθ=μN,解得μ=3答案：（1)30°（2)311.（10分）如圖所示，物體A、B用細(xì)線與彈簧連接后跨過滑輪。A靜止在傾角為45°的粗糙斜面上，B也靜止。不計滑輪摩擦，現(xiàn)將斜面傾角由45°減小到30°,B不會碰到地面,A、B仍然靜止。則 （)A。彈簧的彈力大小不變B.物體A對斜面的壓力將減小C。物體A受到的靜摩擦力一定減小D。物體A受到的合力變大【解析】選A。由于A前后都處于靜止?fàn)顟B(tài),合力為0，對B進(jìn)行受力分析,同時易知彈簧的彈力大小等于B的重力,且不變，故A正確，D錯誤。對物體A受力分析可知，斜面對A的支持力N=mAgcos45°變?yōu)镹′=mAgcos30°，壓力變大,B錯誤.開始時斜面對A的靜摩擦力有無及方向不確定，若開始時靜摩擦力沿斜面向上，則有:mAgsinθ=mBg+fA,當(dāng)斜面傾角變小時，靜摩擦力變小；若開始時靜摩擦力沿斜面向下,則有：mAgsinθ+fA=mBg,當(dāng)斜面傾角變小時,靜摩擦力變大，C錯誤。12。（20分)如圖所示，質(zhì)量為m的物體,放在一固定斜面上，當(dāng)斜面傾角為30°時恰能沿斜面勻速下滑。對物體施加一大小為F的水平向右的恒力，物體可沿斜面勻速向上滑行。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,當(dāng)斜面傾角增大并超過某一臨界角θ0時,不論水平恒力F多大，都不能使物體沿斜面向上滑行，求：（1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)。（2)這一臨界角θ0的大小.【解析】(1）對物體受力分析，由平衡條件得:mgsin30