2017屆高考物理第一輪總復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)配套練習(xí)題10

第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡一、選擇題(每小題6分,共60分)1.(2015·安徽名校聯(lián)考)如圖所示,用平行于斜面體A的輕質(zhì)彈簧將物塊P拴接在擋板B上,在物塊P上施加沿斜面向上的推力F,整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是 (C)A.物塊P與斜面之間一定存在摩擦力B.彈簧的彈力一定沿斜面向下C.地面對斜面體A的摩擦力水平向左D.若增大推力則彈簧彈力一定減小【解析】對物塊P受力分析可知,若推力F與彈簧彈力的合力平衡了物塊重力沿斜面向下的分力,則無摩擦力,A項(xiàng)錯(cuò)誤;彈簧處于拉伸或壓縮狀態(tài)時(shí)物塊P均可能保持靜止,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由整體法可知地面對斜面體A的靜摩擦力平衡了推力F水平向右的分力,C項(xiàng)正確;增大推力F,若物塊保持靜止則彈簧的彈力不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2015·山西四校聯(lián)考)如圖所示,在通過光滑定滑輪的拉力F作用下,小球A沿光滑的斜面緩慢地向上移動(dòng),在此過程中,小球受到的拉力F和支持力FN的大小變化是 (A)A.F增大,FN減小 B.F和FN均減小C.F和FN均增大 D.F減小,FN不變【解析】設(shè)斜面傾角為α,拉小球的力與斜面的夾角為β,對小球由平衡條件得mgsinα=Fcosβ,Fsinβ+FN=mgcosα;小球A沿光滑的斜面緩慢地向上移動(dòng),夾角β增大,則F增大,FN減小,故A項(xiàng)正確。3.(2015·衡水模擬)如圖所示,三根長度均為l的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn),A、B兩端被懸掛在水平天花板上,相距2l。現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物,為使CD繩保持水平,在D點(diǎn)上可施加力的最小值為 (C)A.mg B.mg C.mg D.mg【解析】對C點(diǎn)進(jìn)行受力分析,由平衡條件可知,繩CD對C點(diǎn)的拉力FCD=mgtan30°,對D點(diǎn)進(jìn)行受力分析,如圖所示,繩CD對D點(diǎn)的拉力F2=FCD=mgtan30°,故F2是恒力,F1方向一定,則F1與F3的合力與F2等值反向,如圖所示,由圖知當(dāng)F3垂直于繩BD時(shí),F3最小,由幾何關(guān)系可知,F3=FCDsin60°=mg,C項(xiàng)正確。4.如圖所示,左側(cè)是傾角為60°的斜面、右側(cè)是圓弧面的物體固定在水平地面上,圓弧面底端的切線水平,一根兩端分別系有質(zhì)量為m1、m2小球的輕繩跨過其頂點(diǎn)上的小滑輪。當(dāng)它們處于平衡狀態(tài)時(shí),連接m2小球輕繩與水平線的夾角為60°,不計(jì)一切摩擦,兩小球可視為質(zhì)點(diǎn)。兩小球的質(zhì)量之比m1∶m2等于 (B)A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.3∶4【解析】設(shè)輕繩的張力為F,圓弧面對m2的彈力為FN,由對稱性可知,FN=F,由于m1、m2均靜止,由平衡條件可得F=m1gsin60°,Fcos30°+FNcos30°=m2g,聯(lián)立解得,B項(xiàng)正確。5.如圖所示,一小球在斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài),不考慮一切摩擦,如果把豎直擋板由豎直位置緩慢繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置,則此過程中球?qū)醢宓膲毫1和球?qū)π泵娴膲毫2的變化情況是 (B)A.F1先增大后減小,F2一直減小B.F1先減小后增大,F2一直減小C.F1和F2都一直減小D.F1和F2都一直增大【解析】小球受力如圖甲所示,因擋板是緩慢移動(dòng),所以小球處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),在移動(dòng)過程中,此三力(重力G、斜面的支持力FN、擋板的彈力F)組合成一矢量三角形的變化情況如圖乙所示(重力大小方向均不變,斜面對其支持力方向始終不變),由圖可知此過程中斜面對小球的支持力不斷減小,擋板對小球的彈力先減小后增大,再由牛頓第三定律知B項(xiàng)正確。6.如圖所示,AO、BO和CO是材料完全一樣的三段輕繩,其中AO與BO垂直,BO與豎直方向的夾角為θ=30°,當(dāng)不斷增大重物的質(zhì)量時(shí),則 (C)A.AO繩先斷 B.BO繩先斷C.CO繩先斷 D.三段繩同時(shí)斷【解析】O點(diǎn)受CO、AO、BO繩的拉力FTCO、FTAO、FTBO的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),三力的合力等于零。FTAO與FTBO的合力大小等于FTCO。如圖所示,其中FTCO=mg。由圖可知FTCO最大,當(dāng)物體質(zhì)量增加時(shí),三個(gè)力方向不變,大小均增大,最大的力FTCO增加量最大,由于三段繩子材料相同,最先斷裂的將是CO繩,C項(xiàng)正確。7.(2015·徐州模擬)(多選)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊靜止置于傾角為30°的粗糙斜面上,一根輕彈簧一端固定在豎直墻上的P點(diǎn),另一端系在滑塊上,彈簧與豎直方向的夾角為30°。則 (AD)A.滑塊可能受到3個(gè)力作用B.彈簧一定處于壓縮狀態(tài)C.斜面對滑塊的支持力大小可能為零D.斜面對滑塊的摩擦力大小一定等于mg【解析】假設(shè)沒有彈簧并且斜面足夠粗糙,滑塊也可能靜止在題圖所示位置,所以彈簧可能處于原長狀態(tài),此時(shí)滑塊受到3個(gè)力的作用,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;如果斜面對滑塊的支持力大小為零,那么斜面與滑塊之間肯定沒有摩擦力,滑塊只受到豎直向下的重力和沿彈簧方向的拉力,二力不可能平衡,所以斜面對滑塊的支持力大小不可能為零,C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)滑塊沿斜面方向上的平衡條件可知,斜面對滑塊的摩擦力大小一定等于mg,D項(xiàng)正確。8.(2016·湖北漢川一中月考)(多選)如圖所示,甲、乙兩物體用壓縮的輕質(zhì)彈簧連接靜置于傾角為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 (CD)A.物體甲一定受到4個(gè)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】若壓縮的彈簧對甲向上的彈力大小恰好等于m甲gsinθ,則甲只受三個(gè)力作用,A、B項(xiàng)錯(cuò)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(yùn)動(dòng)的趨勢,乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用,C項(xiàng)正確;取甲、乙和斜面為一整體進(jìn)行受力分析,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項(xiàng)正確。9.(2015·青島期中檢測)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的木塊靜止放在半徑為R的半球體上,半球體與木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知木塊與半球體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木塊與球心的連線與水平地面的夾角為θ,則下列說法正確的是 (BC)A.地面對半球體的摩擦力方向水平向左B.木塊對半球體的壓力大小為mgsinθC.木塊所受摩擦力大小為mgcosθD.木塊所受摩擦力大小為μmgcosθ【解析】以木塊和球體整體為研究對象,整體處于靜止?fàn)顟B(tài),而水平方向不受外力,故半球體不受地面的摩擦力,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;對木塊受力分析,木塊受到重力、支持力及摩擦力,三力作用下木塊處于平衡狀態(tài),則合力為零,木塊對球面的壓力為mgsinθ,故B項(xiàng)正確;木塊受到的摩擦力沿切線方向,沿切線方向重力的分力與摩擦力大小相等,即Ff=mgcosθ,故D項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。10.(2015·山東淄博五中質(zhì)檢)(多選)如圖所示,光滑的夾角為θ=30°的三角桿水平放置,兩小球A、B分別穿在兩個(gè)桿上,兩球之間有一根輕繩相連,現(xiàn)在用力將小球B緩慢拉動(dòng),直到輕繩被拉直時(shí),測出拉力F=10N,則此時(shí)關(guān)于兩個(gè)小球受到的力的說法正確的是(小球重力不計(jì))(AB)A.小球A受到桿對A的彈力、繩子的張力B.小球A受到的桿的彈力大小為20NC.此時(shí)繩子與穿有A球的桿垂直,繩子張力大小為ND.小球B受到桿的彈力大小為N【解析】因桿光滑,小球重力不計(jì),故當(dāng)輕繩被拉直時(shí),小球A在水平方向僅受桿的彈力FN2和繩子的張力FT兩個(gè)力作用,且有FN2=FT,A項(xiàng)正確;小球B受三個(gè)力處于平衡狀態(tài),將拉力FT正交分解,由平衡條件得FTcos60°=F,FTsin60°=FN1,解得FN1=10N,FN2=FT=20N,B項(xiàng)正確,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(每小題20分,共40分)11.如圖所示,質(zhì)量為M的正方形空木箱放置在粗糙水平面上,沿空木箱對角線有一光滑細(xì)軌道,軌道與水平方向間的夾角為45°。軌道上有一質(zhì)量為m的物體沿軌道自由下滑,木箱始終靜止在水平面上,求物體下滑的過程中:(1)軌道對物體的彈力大小;(8分)(2)地面對木箱的摩擦力的大小和方向。(12分)解:(1)以物體為研究對象,垂直軌道方向有FN=mgcos45°解得軌道對物體的彈力大小FN=mg(2)以木箱為研究對象,受力如圖所示。由牛頓第三定律有F'N=FN在水平方向上有Ff=F'Nsin45°解得Ff=mg,方向向左。12.重為G的木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,一人欲用最小的作用力F使木塊做勻速運(yùn)動(dòng),則此最小作用力的大小和方向應(yīng)如何?解:木塊在運(yùn)動(dòng)過程中受摩擦力作用,要減小摩擦力,應(yīng)使作用力F斜向上,設(shè)當(dāng)F斜向上與水平方向的夾角為α?xí)r,F的值最小。木塊受力分析如圖所示。由平衡條件知Fcosα-μFN=0Fsinα+FN-G=0解上述二式得F=令tanφ=μ則sinφ=cosφ=可得F=可知當(dāng)α=φ時(shí),F有最小值,即Fmin=此時(shí)tanα=μ,即α=arctanμ沁園春·雪<毛澤東>北國風(fēng)光，千里冰封，萬里雪飄。望長