2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡練習(xí)

配餐作業(yè)受力分析共點(diǎn)力的平衡A組·基礎(chǔ)鞏固題1．(2018·無錫期中考試)我國的高鐵技術(shù)在世界處于領(lǐng)先地位，高鐵(如圖甲所示)在行駛過程中非常平穩(wěn)，放在桌上的水杯幾乎感覺不到晃動(dòng)。圖乙為高鐵車廂示意圖，A、B兩物塊相互接觸放在車廂里的水平桌面上，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。A的質(zhì)量比B的質(zhì)量大，車在平直的鐵軌上向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)且相對(duì)于桌面始終保持靜止，下列說法正確的是()A．A受到2個(gè)力的作用B．B受到3個(gè)力的作用C．A受到桌面對(duì)它向右的摩擦力D．B受到A對(duì)它向右的彈力解析A、B兩物塊隨車廂一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)。A、B雖然接觸但并沒有相互作用，所以兩物塊都受到重力和支持力兩個(gè)力作用，故A項(xiàng)正確。答案A2．(多選)如圖所示，桌面上固定一個(gè)光滑豎直擋板，現(xiàn)將一個(gè)長方形物塊A與截面為三角形的墊塊B疊放在一起，用水平外力F緩緩向左推動(dòng)B，使A緩慢升高，設(shè)各接觸面均光滑，則該過程中()A．A和B均受三個(gè)力作用而平衡B．B對(duì)桌面的壓力保持不變C．A對(duì)B的壓力越來越小D．外力F的大小恒定不變解析A受到重力、擋板的彈力和B的支持力三個(gè)力，B受到重力、A的壓力、地面的支持力和外力F四個(gè)力，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)B向左移動(dòng)時(shí)，B對(duì)A的支持力和擋板對(duì)A的支持力方向均不變，根據(jù)平衡條件得，這兩個(gè)力大小保持不變，則A對(duì)B的壓力也保持不變。對(duì)整體分析受力如圖所示，由平衡條件得，F(xiàn)＝N1，擋板對(duì)A的支持力N1不變，則外力F不變。桌面對(duì)整體的支持力N＝G總，保持不變，則B對(duì)桌面的壓力不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，B、D項(xiàng)正確。答案BD3．(2017·全國卷Ⅰ)(多選)如圖，柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點(diǎn)M拴一重物，用手拉住繩的另一端N，初始時(shí)，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α(α>eq\f(π,2))?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中，下列說法正確的是()A．MN上的張力逐漸增大B．MN上的張力先增大后減小C．OM上的張力逐漸增大D．OM上的張力先增大后減小解析設(shè)該過程OM轉(zhuǎn)過的角度為θ，在該過程中重物受三個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，設(shè)OM繩的拉力為F1，MN繩的拉力為F2，重力為mg。則水平方向有平衡方程F1sinθ＝F2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－θ))，豎直方向有F1cosθ＋F2coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－θ))＝mg，聯(lián)立解得F1＝eq\f(mgsin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－θ)),sinα)，F(xiàn)2＝eq\f(mgsinθ,sinα)，由于在該過程中α角大小不變，而θ逐漸增大至90°，sinθ逐漸增大；eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－θ))隨θ的增大，開始為鈍角，后為銳角，故sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α－θ))先增大后減小，故MN繩的拉力增大，而OM繩的拉力先增大后減小。故A、D項(xiàng)正確，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AD4．如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于傾角為30°的光滑斜面上，勁度系數(shù)為k的輕彈簧一端系在小球上，另一端固定在P點(diǎn)，小球靜止時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角為30°，則彈簧的伸長量為()A.eq\f(mg,k) B.eq\f(\r(3)mg,2k)C.eq\f(\r(3)mg,3k) D.eq\f(\r(3)mg,k)解析對(duì)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°，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(guān)系可知2kxcos30°＝mg，解得x＝eq\f(\r(3)mg,3k)，故C項(xiàng)正確。答案C5．(2017·天津)(多選)如圖所示，輕質(zhì)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(diǎn)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，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(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移解析受力分析如下圖所示：若將繩的右端上移到b′點(diǎn)，左端繩子與豎直方向夾角θ不變，由于衣服及掛鉤的重力mg不變，又2Tcosθ＝mg，則T＝eq\f(mg,2cosθ)，所以繩子拉力不變，故A項(xiàng)正確；若將桿向右移一些，則繩子與豎直方向夾角θ增大，由T＝eq\f(mg,2cosθ)知繩子拉力增大，故B項(xiàng)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θ都不變，由T＝eq\f(mg,2cosθ)知，繩子拉力始終不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；若換掛質(zhì)量更大的衣服，只是衣服的重力增大，繩子與豎直方向的夾角θ不變，則衣架懸掛點(diǎn)不變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AB6．如圖所示，有一質(zhì)量不計(jì)的桿AO，長為R，可繞A自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用繩在O點(diǎn)懸掛一個(gè)重為G的物體，另一根繩一端系在O點(diǎn)，另一端系在圓弧形墻壁上的C點(diǎn)。當(dāng)點(diǎn)C由圖示位置逐漸向上沿圓弧CB移動(dòng)過程中(保持OA與地面夾角θ不變)，OC繩所受拉力的大小變化情況是()A．逐漸減小 B．逐漸增大C．先減小后增大 D．先增大后減小解析對(duì)G分析，G受力平衡，則拉力等于重力，故豎直繩的拉力不變；再對(duì)O點(diǎn)分析，O受繩子的拉力、OA的支持力及OC的拉力而處于平衡；受力分析如圖所示；將F和OC繩上的拉力合成，其合力與G大小相等，方向相反，則在OC上移的過程中，平行四邊形的對(duì)角線保持不變，平行四邊形發(fā)生圖中所示變化，則由圖可知OC的拉力先減小后增大，圖中D點(diǎn)時(shí)力最??；故選C項(xiàng)。答案C7．A、B、C三個(gè)物體通過細(xì)線和光滑的滑輪相連，處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，C是一箱砂子，砂子和箱的重力都等于G，動(dòng)滑輪的質(zhì)量不計(jì)，打開箱子下端開口，使砂子均勻流出，經(jīng)過時(shí)間t0流完，則下圖中哪個(gè)圖線表示在這個(gè)過程中桌面對(duì)物體B的摩擦力f隨時(shí)間的變化關(guān)系()解析選擇A、B整體作為研究對(duì)象，由于這個(gè)整體開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以后來應(yīng)該一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，整體共受到5個(gè)力的作用，即：重力G＝GA＋GB，支持力N、靜摩擦力f、兩根繩子的拉力F1和F2，其中F1＝F2＝eq\f(GC,2)，根據(jù)力的平衡得f＝F1＋F2＝GC，所以當(dāng)砂子均勻流出時(shí)，B項(xiàng)正確。答案B8．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)?，F(xiàn)將大圓環(huán)在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)微小角度，則關(guān)于輕繩對(duì)A、B兩點(diǎn)拉力FA、FB的變化情況，下列說法正確的是()A．FA變小，F(xiàn)B變小B．FA變大，F(xiàn)B變大C．FA變大，F(xiàn)B變小D．FA變小，F(xiàn)B變大解析柔軟輕繩上套有光滑小鐵環(huán)，兩側(cè)輕繩中拉力相等。將大圓環(huán)在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)微小角度，A、B兩點(diǎn)之間的水平距離減小，光滑小鐵環(huán)兩側(cè)輕繩間夾角2α減小，由2Fcosα＝mg可知，輕繩中拉力F減小，輕繩對(duì)A、B兩點(diǎn)的拉力FA和FB都變小，A項(xiàng)正確。答案AB組·能力提升題9．在水平地面上固定一個(gè)上表面光滑的斜面體，在它上面放有質(zhì)量為m的木塊，用一根平行于斜面的細(xì)線連接一個(gè)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(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，則桿對(duì)環(huán)的摩擦力大小為()A．mgsinθB．mgcosθC．mgtanθD．mgsinθcosθ解析設(shè)細(xì)線的彈力為F，對(duì)斜面上的物塊由共點(diǎn)力平衡條件有F－mgsinθ＝0，對(duì)輕環(huán)由共點(diǎn)力平衡條件有Fcosθ－f＝0，解得桿對(duì)環(huán)的摩擦力大小為f＝mgsinθcosθ。答案D10．如圖所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O是球心，碗的內(nèi)表面光滑，一根輕質(zhì)桿的兩端固定有兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1、m2，當(dāng)它們靜止時(shí)，m1、m2與球心的連線跟水平面分別成60°、30°，則碗對(duì)兩小球m1、m2的彈力大小之比是()A．1∶2 B.eq\r(3)∶1C．1∶eq\r(3) D.eq\r(3)∶2解析m1、m2組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對(duì)m1、m2整體受力分析如圖所示，N1、N2分別為碗對(duì)m1和m2的彈力，水平方向上合力為零，N1sin30°＝N2sin60°，則N1∶N2＝eq\r(3)∶1，B項(xiàng)正確。答案B【解題技巧】本題是平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是研究對(duì)象的選擇，選擇好合適的研究對(duì)象可以方便快捷地解決問題，此題也可對(duì)兩球分別分析，但是較麻煩。11．如圖所示，在細(xì)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，使C點(diǎn)左移，AB仍保持平衡狀態(tài)。細(xì)繩AC上的拉力T和桿AB受到的壓力N與原先相比，下列說法正確的是()A．T和N都增大 B．T和N都減小C．T增大，N減小 D．T減小，N增大解析若AC加長，由于懸掛的重物質(zhì)量不變，水平拉力不變，分析結(jié)點(diǎn)A處受力情況，細(xì)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受到的壓力，若AC加長，使C點(diǎn)左移，AB仍保持平衡狀態(tài)，顯然T和N都減小，故B項(xiàng)正確。答案B12.(2018·霞浦一中月考)如圖所示，高層住宅外安裝空調(diào)主機(jī)時(shí)，電機(jī)通過纜繩牽引主機(jī)沿豎直方向勻速上升。為避免主機(jī)與陽臺(tái)、窗戶碰撞，通常會(huì)用一根拉繩拽著主機(jī)，地面上拽拉繩的人通過移動(dòng)位置，使拉繩與豎直方向的夾角β保持不變，則在提升主機(jī)過程中，下列結(jié)論正確的是()A．纜繩拉力F1和拉繩拉力F2都增大B．纜繩拉力F1和拉繩拉力F2都不變C．纜繩與豎直方向的夾角α可能大于角βD．纜繩拉力F1的功率保持不變解析對(duì)物體受力分析如圖，物體勻速運(yùn)動(dòng)，故合力為零，在豎直方向：F1cosα－mg－F2cosβ＝0，在水平方向：F1sinα－F2sinβ＝0，在上升過程中，α增大，而β不變，聯(lián)立可以判斷纜繩拉力F1和拉繩拉力F2都增大，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因F1大于F2，故纜繩與豎直方向的夾角α小于角β，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；纜繩拉力的功率P＝F1vcosα，由于F1cosα＝mg＋F2cosβ增大，v不變，故P增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A13.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P在水平外力F的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，P與圓心O的連線與水平面的夾角為θ，將力F在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90°，框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。在此過程下列說法正確的是()A．框架對(duì)小球的支持力一直減小B．拉力F的最小值為mgsinθC．地面對(duì)框架的摩擦力先減小后增加D．框架對(duì)地面的壓力一直增大解析用圖解法求解，力F順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°的過程中，F(xiàn)先減小后增大，最小值為mgcosθ，B項(xiàng)錯(cuò)誤；框架對(duì)小球的支持力N一直減小，A項(xiàng)正確；以框架為研究對(duì)象，由平衡條件得地面對(duì)框架的摩擦力大小等于Ncosθ，隨N減小，Ncosθ減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；框架對(duì)地面的壓力等于mg＋Nsinθ，隨N的減小而減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A14．如圖所示，質(zhì)量M＝2eq\r(3)kg的木塊A套在水平桿上，并用輕繩將木塊A與質(zhì)量m＝eq\r(3)kg的小球B相連。今用跟水平方向成α＝30°角的力F＝10eq\r(3)N，拉著球帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m相對(duì)位置保持不變，g取10m/s2。求：(1)運(yùn)動(dòng)過程中輕繩與水平方向的夾角θ。(2)木塊與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。解析(1)設(shè)輕繩對(duì)B的拉力為T，小球受力如圖甲所示，由平