新高考2021屆高考物理小題必練3受力分析共點力的平衡

高考小題必練3：受力分析共點力的平衡(1)整體法與隔離法的應用，物體的受力分析；(2)共點力的平衡條件及分析；(3)動態(tài)平衡問題分析、正交分解法應用。O例1．(2020?全國III卷?17)如圖，懸掛甲物體的細線拴牢在一不可伸長的輕質細繩上點處；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、乙兩物體質量相等。Oαβαβ系統(tǒng)平衡時，點兩側繩與豎直方向的夾角分別為和。若＝70°，則等于()A．45°B．55°C．60°D．70°【答案】BO【解析】甲物體是拴牢在點，且甲、乙兩物體的質量相等，則甲、乙繩的拉力大小相等，O點處于平衡狀態(tài)，則左側繩子拉力的方向在甲、乙繩子的角平分線上，如圖所示，根據(jù)βαβ幾何關系有180°＝2＋，解得＝55°?！军c睛】本題考查共點力平衡的應用，掌握力的平行四邊形定則的內容，用利幾何關系列式1/11高考即可求解。體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中科學推理、科學論證要素。m例2．(2020?某某卷?8)如圖所示，一輕質光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質量分別為和mABAB2的物塊、，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，、間的接觸面和輕繩均與木板平ABBμ行。與間、與木板間的動摩擦因數(shù)均為，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。當木板ABμ與水平面的夾角為45°時，物塊、剛好要滑動，則的值為()13141A．B．C．15D．6【答案】CAA【解析】當木板與水平面的夾角為45°時，兩物塊剛好滑動，對物塊受力分析如圖，、BfμmgTmgfB之間的滑動摩擦力＝cos45°，根據(jù)平衡條件可知＝sin45°＋1；對物塊受1Bfμmg力分析如圖沿斜面方向，與斜面之間的滑動摩擦力＝?3cos45°，根據(jù)平衡條件可2mgTff1。5知2sin45°＝＋＋2，解得1【點睛】本題考查了多個物體的平衡問題，解題的關鍵是對選取的對象進行正確的受力分析，不多力，不少力，同時注意摩擦力中正壓力的求解。體現(xiàn)了模型建構、科學推理等核心素養(yǎng)。ABBF1．水平地面上疊放著、兩物體，如圖所示，現(xiàn)在上施加一個水平恒定拉力，在力2/11高考AB作用下、兩物塊靜止，某時刻撤去力F后，二者仍靜止.下列說法正確的是()A．撤去F之前A受2個力作用FBB．撤去之前受到6個力作用FAC．撤去前后，的受力個數(shù)由3個變?yōu)?個ABBD．、間的動摩擦因數(shù)一定等于與地面間的動摩擦因數(shù)【答案】A【解析】撤去之前，物體FABA的支持力，共2個力的作用；受到重力、B受重力和對ABBBF對的壓力，地面對的支持力、拉力和地面對的摩擦力共5個力的作用；撤去之ABA受重力和對BAB后，物體的支持力，共2個力的作用；受到重力、對的壓力，地BABB面對的支持力共3個力的作用。故A正確，BC錯誤；、間沒有摩擦力作用，與地ABB面間是靜摩擦力，所以無關判斷、間的動摩擦因數(shù)與與地面間的動摩擦因數(shù)之間的關系，故D錯誤。2．動畫片《貓和老鼠》中有這樣的片段：可愛的老鼠“杰瑞”跳上滑雪板，在雪地上滑雪前行，此來逃避調皮貓“湯姆”的追趕。假設在某段傾斜的雪坡上，“杰瑞”不使用雪杖時恰能勻速沿雪坡向下滑行，不考慮空氣阻力，“杰瑞”在此雪坡上向下滑行的過程中，下列說法正確的是()A．勻速滑行時，傾斜雪坡對滑雪板支持力的方向豎直向上B．勻速滑行時，滑雪板對“杰瑞”作用力的方向垂直于板面向上C．若“杰瑞”拋掉兩個雪杖，它仍能沿雪坡勻速下滑3/11高考D．若“杰瑞”拋掉兩個雪杖，它將沿雪坡加速下滑【答案】C【解析】勻速滑行時，傾斜雪坡對滑雪板支持力的方向垂直斜坡向上，選項A錯誤；勻速滑行時，滑雪板對“杰瑞”作用力的與重力等大反向，即方向豎直向上，選項B錯誤；因mgsinθ＝μmgcos，即sin＝cos，與質量無關，則若“杰瑞”拋掉θθμθ勻速下滑時兩個雪杖，它仍能沿雪坡勻速下滑，選項C正確，D錯誤。m的小球置于傾角為30°的光滑斜面上，勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端3．如圖所示，質量為系在小球上，另一端固定在點，小球靜止時，彈簧與豎直方向的夾角為30°，則彈簧的伸長量為(P)mg3mg2kA．kB．3mg3k3mgkC．D．【答案】C【解析】對小球受力分析可知小球受力平衡，由題意可知彈簧彈力與豎直方向夾角為30°，kx豎直方向上彈簧彈力與斜面支持力的合力與重力平衡，根據(jù)幾何關系可知2cos30°＝3mgmgx，解得＝，故C項正確。3kMNab4．(多選)如圖所示，輕質不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿、上的、兩點，懸衣掛服的衣架掛鉤是光滑的，于掛繩上處于靜止狀態(tài)。如果只人為改變一個條件，當衣架靜止時，下列說法正確的是()4/11高考bA．繩的右端上移到′，繩子拉力不變B.將桿C.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小N向右移一些，繩子拉力變大D.若換掛質量更大的衣服，則衣架懸掛點右移【答案】ABbθ【解析】受力分析如圖所示，若將繩的右端上移到′點，左端繩子與豎直方向夾角不變，mgθ，所以繩子拉力不變，2cosmgTθmgT由于衣服及掛鉤的重力不變，又2cos＝，則＝mgθ知繩子拉力2cosθT故A項正確；若將桿向右移一些，則繩子與豎直方向夾角增大，由＝θ增大，故B項正確；繩的兩端高度差無論如何變化，繩子與豎直方向的夾角都不變，由Tmg＝2cosθ知，繩子拉力始終不變，故C項錯誤；若換掛質量更大的衣服，只是衣服的重力增θ大，繩子與豎直方向的夾角不變，則衣架懸掛點不變，故D項錯誤。AORAO，長為，可繞自由轉動。用繩在點懸掛一個重5．如圖所示，有一質量不計的桿GOCC為的物體，另一根繩一端系在點，另一端系在圓弧形墻壁上的點。當點由圖示位置逐漸向上沿圓弧CB移動過程中(保持OC繩所受拉力的大小變化情況是(OAθ與地面夾角不變)，)5/11高考A．逐漸減小B．逐漸增大C．先減小后增大D．先增大后減小【答案】C【解析】對G分析，G受力平衡，則拉力等于重力，故豎直繩的拉力不OOA變；再對平衡；受力分析如圖所示；將F和OCG繩上的拉力合成，其合力與大小相等，方向相反，則在OC上移的過程中，平行四邊形的對角線保持不變，平行四邊形發(fā)D生圖中所示變化，則由圖可知OC的拉力先減小后增大，圖中點時力最?。还蔬xC項。ABCC6．、、三個物體通過細線和光滑的滑輪相連，處于靜止狀態(tài)，如圖所示，是一箱砂G子，砂子和箱的重力都等于，動滑輪的質量不計，打開箱子下端開口，使砂子均勻流出，tBf隨時間的經(jīng)過時間0流完，則下圖中哪個圖線表示在這個過程中桌面對物體的摩擦力變化關系()【答案】BAB【解析】選擇、整體作為研究對象，由于這個整體開始處于靜止狀態(tài)，所以后來應該一GGGNf直處于靜止狀態(tài)，整體共受到5個力的作用，即重力＝＋B，支持力、靜摩擦力、A6/11高考GC2FFFF＝2＝1fFFGC，所以當砂子兩根繩子的拉力1和2，其中，根據(jù)力的平衡得＝＋＝12均勻流出時，B項正確。7．在水平地面上固定一個上表面光滑的斜面體，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)，如圖所示，則桿對環(huán)的摩擦力大小為()A．mgsinθB．mgcosθC．mgtan【答案】DθD．mgsinθcosθ【解析】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Fθffmgθθ環(huán)由共點力平衡條件有cos－＝0，解得桿對環(huán)的摩擦力大小為＝sincos。O8．如圖所示，一個半球形的碗放在桌面上，碗口水平，是球心，碗的內表面光滑，一根m1、m2，當它們靜止時，mm、2與球心的連輕質桿的兩端固定有兩個小球，質量分別是線跟水平面分別成60°、30°，則碗對兩小球1mm、2的彈力大小之比是()1A．1∶2B．3∶1D．3∶2C．1∶3【答案】B【解析】mm、2組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對1m1、m2整體受力分析如圖所示，N1、N2m1和m2的彈力，水平方向上合力為，零NNN1∶N21sin30°＝2sin60°，則分別為碗對7/11高考＝3∶1，B項正確。9．如圖所示，在細繩AC和水平拉力共同作用下豎直輕桿AB處于平衡狀態(tài)。若AC加長，C使點左移，AB仍保持平衡狀態(tài)。細繩ACT上的拉力和桿AB受到的壓力N與原先相比，下列說法正確的是()TN都增大A．和TN都減小B．和TNC．增大，減小TND．減小，增大【答案】B【解析】若AC加長，由于懸掛的重物質量不變，水平拉力不變，分析結點A處受力情況，細繩AC上拉力T在水平方向分力大小等于懸掛的重物重力，在豎直方向分力等于AB受到AC加長，使C點左移，AB仍保持平衡狀態(tài)，顯然T和N都減小，故B項正的壓力，若確。10．如圖所示，高層住宅外安裝空調主機時，電機通過纜繩牽引主機沿豎直方向勻速上升。為避免主機與陽臺、窗戶碰撞，通常會用一根拉繩拽著主機，通人過移動位β置，使拉繩與豎直方向的夾角保持不變，則在提升主機過程中，下列結論正確的是()8/11高考FFA．纜繩拉力1和拉繩拉力2都增大FFB．纜繩拉力1和拉繩拉力2都不變αC．纜繩與豎直方向的夾角可能大于角βFD．纜繩拉力1的功率保持不變【答案】AF【解析】對物體受力分析如圖，物體勻速運動，故合力為零，在豎直方向：1cosα－mgFβFαFβα－2cos＝0，在水平方向：1sin－2sin＝0，在上升過程中，增βFF大，而不變，聯(lián)立可以判斷纜繩拉力1和拉繩拉力2都增大，故A項正確，BFFαβ項錯誤；因1大于2，故纜繩與豎直方向的夾角小于角，故C項錯誤；纜繩拉力的功率P＝F1vcosα，由于F1cosα＝mgF＋2cos增大，不變，故增大，故D項錯誤。βvPPF11．如圖所示，半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球在水平外力的的連線與水平面的夾角為，將力在豎直面內沿順時針方向緩慢地轉過90°，框架與小球始終保持靜止狀態(tài)。在此過程下列說法正確的是(POθF作用下處于靜止狀態(tài)，與圓心)A．框架對小球的支持力一直減小mgsinθFB．拉力的最小為值C．地面對框架的摩擦力先減小后增加D．框架對地面的壓力一直增大9/11高考【答案】A【解析】用圖解法求解，力順時針轉過90°的過程中，先減小后增大，最小值為mgcosθ，B項錯誤；框架對小球的支持力N一直減小，A項正確；以框架為研究對象，由平衡FFNθNNθcos，隨減小，cos減小，C項錯誤；框架N的減小而減小，D項錯誤。條件得地面對框架的摩擦力大小等于mgNθ對地面的壓力等于＋sin，隨12．如圖所示，光滑固定斜面上有一個質量為10kg的小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，g已知繩子與豎直方向的夾角為45°，斜面傾角為30°，整個裝置處于靜止狀態(tài)，取10m/s2。求：(2取1.414)(1)繩中拉力的大小和斜面對小球支持力的大小；(2)若另外用一個外力拉小球，能夠把小球拉離斜面，求最小拉力的大小?！窘馕觥?1)如圖，沿水平