（江蘇專用版）高考物理大一輪復習 第二章 第3講 受力分析 共點力的平衡精練-人教版高三物理試題

第3講受力分析共點力的平衡一、單項選擇題1.(2018南京、鹽城一模)質量為m的物塊沿著傾角為θ的粗糙斜面勻速下滑,物塊與斜面間的動摩擦因數為μ。斜面對物塊的作用力是()A.大小mg,方向豎直向上 B.大小mgcosθ,方向垂直斜面向上C.大小mgsinθ,方向沿著斜面向上 D.大小μmgcosθ,方向沿著斜面向上答案A對物塊進行受力分析:重力G,斜面對物塊的支持力N,摩擦力f,斜面對物塊的作用力即支持力與摩擦力的合力,由于物塊勻速下滑,所以支持力與摩擦力的合力應與重力等大反向,故A項正確。2.(2018南通中學期中)如圖所示,光滑斜面的傾角為θ=37°,一個可以看成質點的小球在細線的拉力作用下靜止在斜面上,細線與斜面間的夾角也為37°,若小球的重力為G,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則手對細線的拉力等于()A.G B.G2 C.3G4答案C球受重力、拉力和支持力,處于平衡狀態(tài),受力分析如圖所示,由幾何關系可知,F與豎直方向之間的夾角:α=90°-37°-37°=16°,則在水平方向:Fsinα=FN·sin37°,豎直方向:Fcosα+FNcos37°=G,聯(lián)立得:F=3G3.(2019啟東中學月考)如圖所示,用輕桿拴接同種材料制成的a、b兩物體,它們沿斜面向下做勻速運動。關于a、b的受力情況,下列說法中正確的是()A.a受三個力作用,b受四個力作用 B.a受四個力作用,b受三個力作用C.a、b均受三個力作用 D.a、b均受四個力作用答案C對a、b和輕桿組成的整體分析,根據平衡條件有Mgsinθ=μMgcosθ,解得μ=tanθ,再隔離對a分析,假設受到拉力,有mgsinθ=FT+μmgcosθ,解得FT=0,所以輕桿無拉力,a、b均受三個力,即重力、支持力和摩擦力,選項C正確,A、B、D錯誤。4.(2018淮安、宿遷質檢)質量為m的物體用輕繩AB懸掛于豎直墻壁上,今用水平向右的拉力F拉動繩的中點O至圖示位置。用T表示繩OA段拉力的大小,在拉力F由圖示位置逆時針緩慢轉過90°的過程中,始終保持O點位置不動,則()A.F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變小 B.F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變大C.F先逐漸變大后逐漸變小,T逐漸變小 D.F先逐漸變大后逐漸變小,T逐漸變大答案A若保持O點位置不變,將F由水平位置繞O點逆時針緩慢轉動90°的過程中,F和AO的拉力的合力始終與mg等大、反向、共線,由平行四邊形定則可知,當F豎直時,F拉力最大,最大值Fmax=mg,此時T=0;當F⊥AO時,F最小,則F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變小,故選A。5.(2018無錫期末)如圖,輕質細繩AC、BC系于天花板上,在結點C的下方吊一個重力為G的物體而處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()A.BC繩和AC繩的拉力大小之比為1∶3B.BC繩和AC繩的拉力大小之和為GC.天花板所受拉力的合力豎直向下D.物體對豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對物體的拉力是一對平衡力答案C以C點為研究對象,對其受力分析如圖所示,根據平衡條件可知BC繩和AC繩拉力的合力與重力平衡,即BC繩和AC繩拉力的矢量之和為G,方向豎直向上,由相互作用力可知,天花板所受拉力的合力豎直向下,B錯誤,C正確;根據題意,由幾何關系可知,BC繩和AC繩的拉力大小之比為3∶1,A錯誤;物體對豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對物體的拉力是一對相互作用力,D錯誤。二、多項選擇題6.(2019江陰一中月考)如圖所示,一個大人拉著載有兩個小孩的小車(其拉桿可自由轉動)沿水平地面勻速前進,則對小孩和車下列說法正確的是()A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力 B.拉力與摩擦力的合力大小等于重力大小C.拉力與摩擦力的合力方向豎直向上 D.小孩和車所受的合力為零答案CD小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據共點力平衡條件,拉力的水平分力等于小孩和車所受的摩擦力,故A項錯誤;拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡,重力、支持力的合力豎直,故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上,故B項錯誤,C項正確;小孩和車做勻速直線運動,故所受的合力為零,故D項正確。7.(2017天津理綜)如圖所示,輕質不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止狀態(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()A.繩的右端上移到b',繩子拉力不變 B.將桿N向右移一些,繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小 D.若換掛質量更大的衣服,則衣架懸掛點右移答案AB衣架掛鉤為“活結”模型,設衣架懸掛點為o,oa、ob為一根繩,兩端拉力相等,設繩aob長為L,M、N的水平距離為d,bo延長線交M于a',如圖所示,由幾何知識知a'o=ao,sinθ=dL,由平衡條件有2Fcosθ=mg,則F=mg8.(2017蘇錫常鎮(zhèn)四市調研)如圖所示,將長為l的橡皮筋上端O固定在豎直放置的木板上,另一端M通過細線懸掛重物。某同學用水平力F在M處拉住橡皮筋,緩慢拉動M至A點處,松開后,再次用水平力拉M,緩慢將橡皮筋也拉至OA直線上,此時M位于圖中的B點處。則下列判斷正確的是()A.當M被拉至A點處時,橡皮筋長度OA可能小于lB.當M被分別拉到A、B兩點處時,橡皮筋的彈力TA=TBC.當M被分別拉到A、B兩點處時,所用水平拉力FA<FBD.上述過程中此橡皮筋的彈力不遵循胡克定律答案BD將M拉至A點時,根據平衡條件可知橡皮筋有拉力,即橡皮筋處于拉伸狀態(tài),OA一定大于l,A項錯誤;由于橡皮筋在A、B兩點的彈力都與重力及水平拉力的合力平衡,且橡皮筋彈力的方向不變,即重力與水平拉力合力的方向不變,故兩次水平拉力一定相等,兩次橡皮筋的彈力也一定相等,而兩次橡皮筋的伸長量不同,則此橡皮筋的彈力不遵循胡克定律,B、D項正確,C項錯誤。9.如圖所示,A球被固定在豎直支架上,A球正上方的點O懸有一輕繩拉住B球,兩球之間連有輕彈簧,平衡時繩長為L,拉力為T1,彈簧彈力為F1,若將彈簧換成原長相同的勁度系數更小的輕彈簧,再次平衡時繩的拉力為T2,彈簧彈力為F2,則()A.T1>T2 B.T1=T2 C.F1<F2 D.F1>F2答案BD以B球為研究對象,B球受到重力G、彈簧的彈力F和繩子的拉力T,如圖所示。B球平衡時,F與T的合力與重力G大小相等、方向相反,即G'=G。根據三角形相似得G'OA=TOB三、非選擇題10.(2019啟東中學月考)某同學表演魔術時,將一小型條形磁鐵藏在自己的袖子里,然后對著一懸掛的金屬小球“指手畫腳”,結果小球在他神奇的功力下飄動起來。假設當隱藏的小磁鐵位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=30°)時,金屬小球偏離豎直方向的夾角θ也是30°,如圖所示。已知小球的質量為m,該同學(含磁鐵)的質量為M,求此時:(1)懸掛小球的細線的拉力大小為多少;(2)該同學受到地面的支持力和摩擦力大小各為多少。答案(1)33mg(2)Mg+12mg解析(1)對小球受力分析:重力、細線的拉力和磁鐵的引力。設細線的拉力和磁鐵的引力分別為F1和F2根據平衡條件得在水平方向上F1sin30°=F2sin30°在豎直方向上F1cos30°+F2cos30°=mg解得F1=F2=33(2)以該同學為研究對象,分析受力情況:重力Mg、地面的支持力N、靜摩擦力f和小球的引力F2'根據牛頓第三定律有F2'=F2=33根據平衡條件得在水平方向上f=F2'sin30°在豎直方向上N=F2'cos30°+Mg解得N=Mg+12mg,f=311.(2018啟東質檢)如圖所示,在傾角為θ的粗糙斜面上,一個質量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,且μ<tanθ,求力F的取值范圍。答案sinθ-μ解析因為μ<tanθ,所以當F=0時,物體不能靜止。若物體在力F的作用下剛好不下滑,則物體受沿斜面向上的最大靜摩擦力,且此時F最小,對物體受力分析,如圖甲所示,由平衡條件得:mgsi