高三物理 專題一 力與運動 第1講 力和物體的平衡逐題對點特訓

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題1第1講力和物體的平衡1.(2017·山西太原一模）迎澤公園有這樣一根電桿,一條電纜線由北向南繞過電桿轉(zhuǎn)向由東向西，電纜與電桿的接觸點為P。固定電桿的鋼索一端固定在P點，另一端固定在地面上，鋼索、電桿與東西方向的電纜在同一豎直平面內(nèi)．設(shè)電纜線水平，南北、東西方向的電纜對電桿的拉力分別為F1、F2，且大小相等，鋼索對電桿的拉力為F3。已知植于土中的電桿豎直,下列說法正確的是(D)第1題圖A．F1、F2和F3的合力豎直向下B．地面對電桿的的作用力豎直向上C．F1、F2和F3在水平面內(nèi)的合力可能為0D．F1、F2和F3在水平面內(nèi)合力的方向偏向北方一側(cè)解析地面對電桿除了有豎直向上的力之外，還存在有平衡向北方向的電纜的拉力而對電桿施加的向南方向的力，故地面對電桿的作用力的合力偏向南，由平衡條件知,F1、F2和F3的合力與地面對電桿的作用力的合力等大反向，故F1、F2和F3在平面內(nèi)的合力的方向偏向北方一側(cè)．由以上分析知，選項A、B、C錯誤，D正確．2．（2017·河北衡水中學一調(diào))如圖所示,不計重力的輕桿OP能以O(shè)點為圓心在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,P端用輕繩PB掛一重物，另用一根輕繩通過滑輪系住P端．在力F的作用下，當桿OP和豎方向的夾角α(0＜α＜π)緩慢增大時，力F的大小應(yīng)（A）第2題圖A．逐漸增大 B．恒定不變C．逐漸減小 D．先增大后減小解析以P點為研究對象,分析受力情況，根據(jù)平衡條件得，F(xiàn)N和F的合力與重力G大小相等、方向相反,作出力的合成圖如圖,由三角形相似法得eq\f(F,AP）＝eq\f(G,AO)，當桿OP和豎直方向的夾角α（0〈a<π）緩慢增大時，AP增大，而G、AO不變，得到F逐漸增大，所以選項A正確．3．(2017·湖南長沙一模）如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與物體a連接,連接b的一段細繩與斜面平行,連接a的一段細繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上,現(xiàn)在b盒內(nèi)緩慢加入適量砂粒，a、b、c始終處于靜止狀態(tài)，下列說法中正確的是(A)第3題圖A．b對c的摩擦力可能先減小后增大B．地面對c的支持力可能不變C．c對地面的摩擦力方向始終向左D．彈簧的彈力可能增大解析對a分析,a一直處于靜止狀態(tài)，彈簧彈力不變，故選項D錯誤;細繩拉力不變，b、c整體受向左的摩擦力或者沒有摩擦力,故c對地面的摩擦力方向不可能向左,而地面對c的支持力增大，選項B、C錯誤；如果開始時b所受c的摩擦力沿斜面向下，則b對c的摩擦力可能先減小后增大，選項A正確．4．（2017·東北三省四市教研聯(lián)合體二模）如圖所示，一豎直放置的大圓環(huán),在其水平直徑上的A、B兩端系著一根不可伸長的柔軟輕繩，繩上套有一光滑小鐵環(huán)．現(xiàn)將大圓環(huán)在豎直平面內(nèi)繞O點順時針緩慢轉(zhuǎn)過一個微小角度，則關(guān)于輕繩對A、B兩點拉力FA、FB的變化情況，下列說法正確的是(A）第4題圖A．FA變小，F(xiàn)B變小B．FA變大,FB變大C．FA變大，F(xiàn)B變小D．FA變小，F(xiàn)B變大解析一開始,左、右兩邊的繩子等長，左、右兩邊繩子上的力大小相等，合力大小等于鐵環(huán)重力；大圓環(huán)順時針轉(zhuǎn)動,鐵環(huán)兩邊繩子的拉力大小相等，二力夾角變小,且二力的合力不變?nèi)缘扔阼F環(huán)重力，由力的合成與分解知，F(xiàn)A、FB均變小，選項A正確．5．(2017·湖南衡陽聯(lián)考二)a、b是截面為直角三角形的兩個完全相同的楔形物體，分別在垂直于斜邊的恒力F1、F2作用下靜止在相同的豎直墻面上，如圖所示．下列說法正確的是（D)第5題圖A．a(chǎn)、b受力個數(shù)一定相同B．F1、F2大小一定相等C．墻面對物體的彈力一定相等D．b受到摩擦力可能大于a受到的摩擦力解析由平衡條件知,a受力分析如圖甲所示，a受4個力作用，除摩擦力外，b受力分析如圖所示，這三個力的合力可能為零，也可能不為零，故b可能受3個力，也可能受4個力，選項A錯誤;由平衡條件得，對a有F1cosθ＝Ff1－mg，對b，若b所受摩擦力方向向下，則F2cosθ＝mg＋Ff2，當Ff1－mg>mg＋Ff2時，F(xiàn)1>F2，當Ff1－mg＝mg＋Ff2時，F(xiàn)1＝F2，當Ff1－mg<mg＋Ff2時，F(xiàn)1〈F2，故F1、F2大小不一定相等，選項B錯誤；由平衡條件得，F(xiàn)N1＝F1sinθ，F(xiàn)N2＝F2sinθ，因為F1、F2大小不一定相等,所以墻面對物體的彈力不一定相等，選項C錯誤；由以上分析可知，b受到的摩擦力可能大于a受到的摩擦力，選項D正確．6．(2017·四川成都模擬）如圖所示，斜面上放有兩個完全相同的物體a、b，兩物體間用一根細線連接，在細線的中點加一與斜面垂直的拉力F，使兩物體均處于靜止狀態(tài)．則下列說法正確的是(B）第6題圖A．a(chǎn)、b兩物體的受力個數(shù)一定相同B．a(chǎn)、b兩物體對斜面的壓力相同C．a(chǎn)、b兩物體受到摩擦力大小一定相等D．當逐漸增大拉力F時，物體b先開始滑動解析物體b可能不受摩擦力作用，物體a一定受摩擦力作用，選項A、C錯誤；垂直斜面方向，兩個物體受力特征相同，選項B正確；逐漸增大F，物體a先達到最大靜摩擦力，物體a先開始滑動，選項D錯誤．7．（2017·河北二校聯(lián)考)（多選）如圖所示，木板P下端通過鉸鏈固定于水平地面上的O點，物體A、B疊放在木板上且處于靜止狀態(tài)，此時物體B的上表面水平．現(xiàn)使木板P繞O點緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置，物體A、B仍保持靜止，與原位置的情況相比(BCD）第7題圖A．A對B的作用力減小B．B對A的支持力減小C．木板對B的支持力減小D．木板對B的摩擦力增大解析設(shè)木板與水平地面的夾角為α，以A為研究對象，A原來只受到重力和支持力的作用而處于平衡狀態(tài),所以B對A的作用力與A的重力大小相等，方向相反;當將P繞O點緩慢旋轉(zhuǎn)到虛線所示位置時，B的上表面不再水平，A受力情況如圖甲所示，A受到重力和B的支持力、摩擦力三個力的作用，其中B對A的支持力、摩擦力的合力仍然與A的重力大小相等，方向相反，則B對A的作用力保持不變．根據(jù)牛頓第三律可知，A對B的作用力也不變，選項A錯誤；結(jié)合對A選項的分析可知,開始時物體A不受B對A的摩擦力,B對A的支持力大小與A的重力相等；木板旋轉(zhuǎn)到虛線位置時，設(shè)B的上表面與水平方向之間的夾角是β，受到的B對A的支持力、摩擦力的合力仍然與A的重力大小相等，方向相反，則A受到B對A的作用力保持不變，由于支持力與摩擦力相互垂直，N1＝GAcosβ，所以A受到的支持力一定減小了，選項B正確；以A、B整體為研究對象，受力分析情況如圖乙所示，總重力GAB、木板的支持力N2和摩擦力Ff2,木板對B的作用力是支持力N2和摩擦力Ff2的合力，由平衡條件分析可知，木板對B的作用力大小與A、B總重力大小相等，保持不變,N2＝GABcosα，F(xiàn)f2＝GABsinα，α減小,N2增大,Ff2減小，選項C、D正確．8．（2017·新疆烏魯木齊二診）如圖，粗糙的水平地面上有一斜面體，一物塊在豎直向下的恒力F作用下沿斜面勻速下滑．若力F沿逆時針緩慢轉(zhuǎn)過2θ的過程中,物塊仍沿斜面下滑，斜面體始終保持靜止．則地面對斜面體的摩擦力（A)第8題圖A．始終為零 B．一直增大C．先增大后減小 D．先減小后增大解析F豎直向下時，有(mg＋F）sinθ＝μ（mg＋F）cosθ，則μ＝tanθ,滿足μ＝tanθ時,只要物塊滑動，不管外力多大，物塊對斜面的壓力和滑動摩擦力的合力方向總是豎直向下，所以地面對斜面體的摩擦力始終為零，故本題答案為A。9．（2017·遼寧沈陽質(zhì)檢)如圖所示,有一傾角為θ＝30°的斜面B,質(zhì)量為M,質(zhì)量為m的物體A靜止在B上．現(xiàn)用水平力F推物體A，在F由零逐漸增加至eq\f（\r(3)，2）mg，再逐漸減為零的過程中,A和B始終保持靜止．對此過程下列說法正確的是(B）A．地面對B的支持力大于(M＋m)gB．A對B壓力的最小值為eq\f（\r（3),2)mg，最大值為eq\f(3\r（3),4）mgC．A所受摩擦力的最小值為0，最大值為eq\f(mg,4)D．A所受摩擦力的最小值為eq\f(1，2)mg，最大值為eq\f(3，4)mg解析對A和B整體，豎直方向FN地＝(M＋m)g，與水平力F的大小變化無關(guān)，選項A錯誤；對A受力分析如圖所示，由共點力的平衡條件,垂直于斜面方向FN＝Fsinθ＋mgcosθ，F(xiàn)＝0時,B對A支持力的最小值FNmin＝eq\f(\r(3),2)mg，F(xiàn)＝eq\f（\r（3)，2)mg時，B對A支持力的最大值FNmax＝eq\f(3\r(3）,4）mg,由牛頓第三定律知,A對B壓力的最小值為eq\f（\r(3),2)mg，最大值為eq\f(3\r（3)，4）mg，選項B正確；平行于斜面方向，當F＝0時，斜面對物體的靜摩擦力Ff＝mgsinθ＝eq\f（1，2）mg,故當0≤Fcosθ≤mgsinθ,即0≤F≤mgtanθ＝eq\f（\r(3),3）mg時，F(xiàn)f＝mgsinθ－Fcosθ，則0≤Ff≤eq\f（1，2）mg,A所受摩擦力的最小值為0，最大值為eq\f(1,2)mg;當eq\f(\r（3），3)mg<F<eq\f(\r(3),2)mg時，則Ff＝Fcosθ－mgsinθ,0〈Ff〈eq\f（1，4)mg，綜合以上分析知，整個過程中，A所受摩擦力的最小值為0,最大值為eq\f（1，2)mg，選項C、D錯誤．10．（2017·湖北黃岡模擬)如圖所示，將三個完全相同的光滑球用不可伸長的細線懸掛于O點并處于靜止狀態(tài)．已知球半徑為R，重為G,線長均為R.則每條細線上的張力大小為(B）A．2G B．eq\f（\r（6），2）GC．eq\f（3，2）G D．eq\f（\r（5），2）G解析本題O點與各球心的連線及各球心連線，構(gòu)成一個邊長為2R的正四面體，如圖甲所示(A、B、C為各球球心），O′為ABC的中心，設(shè)∠OAO′＝θ，由幾何關(guān)系知O′A＝eq\f（2\r（3),3）R,由勾股定理得OO′＝eq\r（OA2－O′A2)＝eq\r(\f（8，3））R，對A處球受力分析有Fsinθ＝G，又sinθ＝eq\f（OO′，OA），解得F＝eq\f（\r(6)，2）G，故只有B項正確．11．（2017·河北衡水模擬)如圖所示，A、B、C、D為四個完全相同的光滑圓柱體，質(zhì)量均為m，兩塊相同的光滑豎直擋板在大小相等的水平推力F作用下使四個圓柱體處于靜止狀態(tài)．已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間。則有(A)A．力F的最小值為eq\r(3）mgB．力F的最大值為eq\r(3）mgC．B球?qū)球的彈力大小等于mgD．若減小F，則B和A之間的彈力增大解析當A球與B球之間的彈力等于零時，F(xiàn)最小，對B球受力分析，如圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系可知θ＝30°,則tan30°＝eq\f（mg,F），解得F＝eq\r(3）mg，所以F的最小值為eq\r（3)mg,故選項A正確,B錯誤；B球?qū)球的彈力大小可以等于零，故選項C錯誤；當F＞eq\r(3)mg時，A對B有彈力作用，若減小F，則B和A之間的彈力減小，當F＝eq\r(3)mg時，A、B之間的彈力為零,故D錯誤．12．(2017·江西師大附中、鷹潭一中4月聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量均為M的A、B兩滑塊放在粗糙水平面上，兩輕桿等長，桿與滑塊，桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為m的重物C，整個裝置處于靜止狀態(tài),設(shè)桿與水平面間的夾角為θ.下列說法正確的是(B)A．當m一定時，θ越小，滑塊對地面的壓力越大B．當m一定時,θ越大，輕桿受力越小C．當θ一定時，M越大,滑塊與地面間的摩擦力越大D．當θ一定時,M越小，可懸掛重物C的質(zhì)量m越大解析將C的重力按照作用效果分解，如圖所示．根據(jù)平行四邊形定則有F1＝F2＝eq\f（\f(1,2)mg,sinθ)＝eq\f（mg，2sinθ)，故m一定時，θ越大，輕桿受力越小，故選項B正確；對A、B、C整體分析可知，對地壓力與θ無關(guān)，故選項A錯誤．對A分析，受重力、桿的推力、支持力和向右的靜摩擦力，根據(jù)平衡條件有Ff＝F1cosθ＝eq\f（mg,2tanθ），與M無關(guān),故選項C錯誤；只要動摩擦因數(shù)足夠大,即可滿足F1cosθ≤μF1sinθ，不管M多大，M都不會滑動，故選項D錯誤．13.（2017·湖北重點中學高三第二次聯(lián)考)如圖所示，靜止在水平地面上的斜面體質(zhì)量為M，一質(zhì)量為m的物塊恰能沿斜面勻速下滑，若對物塊施以水平向右的拉力F，物塊m仍能沿斜面運動．則以下判斷正確的是（B)A．物塊m仍將沿斜面勻速下滑B．物塊m將沿斜面加速下滑C．地面對斜面M有向左的摩擦力D．地面對斜面的支持力等于(M＋m）g解析物塊m恰能勻速下滑,則物塊m受到的支持力和摩擦力的合力豎直向上，大小等于mg，且μ＝tanθ(θ為斜面體傾角)，施加水平外力F后，物塊m受到的支持力和摩擦力的合力仍豎直向上,但合力小于mg，對物塊m受力分析易知,物塊m做加速運動，選項A錯誤,B正確；對于斜面體M，物塊m對它的壓力和摩擦力的合力豎直向下,合力小于mg，對斜面體M受力分析易知，地面對斜面體M的摩擦力為0，支持力小于(m＋M）g，選項C、D錯誤．14．(2017·黑龍江哈爾濱質(zhì)檢)（多選）如圖甲所示，A為一截面為等腰三角形的斜劈，其質(zhì)量為M，兩個底角均為30°.兩個完全相同、質(zhì)量均為m的小物塊p和q恰好能沿兩斜面勻速下滑．現(xiàn)在若對兩物體同時施加一平行于側(cè)面的恒力F1、F2，且F1〉F2，如圖乙所示，則在p和q下滑的過程中下列說法正確的是(AD）A．斜劈A仍舊保持靜止，且不受到地面的摩擦力作用B．斜劈A仍舊保持靜止,且受到地面向右的摩擦力作用C．斜劈A仍舊保持靜止,對地面的壓力大小為（M＋m）gD．斜劈A仍舊保持靜止，對地面的壓力大小大于(M＋m)g解析起初兩物塊沿斜面勻速下滑，p、q及斜劈組成的整體處于平衡狀態(tài)，則水平方向斜劈不受場面的靜摩擦力作用，豎直方向上斜劈的作用力不變，斜劈受力情況不變，即A依然不受地面的摩擦力作用，且A對地面的壓力大