浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題突破練專題2受力分析與共點(diǎn)力的平衡含解析

PAGE9-專題2受力分析與共點(diǎn)力的平衡(建議用時(shí)40分鐘)1.射箭是奧運(yùn)會(huì)正式競賽項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)員將箭射出后,箭在空中飛行過程中受到的力有 ()A.重力B.重力、弓弦的彈力C.重力、空氣阻力D.重力、弓弦的彈力、空氣阻力【解析】選C。箭在空中飛行過程中受到地球的吸引即重力、空氣阻力,故應(yīng)選C。2.(2024·金華模擬)在某駕校的訓(xùn)練場地上,有一段圓弧形坡道,如圖所示,若將同一輛車先后停放在a點(diǎn)和b點(diǎn),下述分析和比較正確的是 ()A.車在a點(diǎn)受坡道的支持力大于在b點(diǎn)受的支持力B.車在a點(diǎn)受坡道的摩擦力大于在b點(diǎn)受的摩擦力C.車在a點(diǎn)受到的合外力大于在b點(diǎn)受的合外力D.車在a點(diǎn)受的重力的下滑分力大于在b點(diǎn)受的重力的下滑分力【解析】選A。依據(jù)平衡有N=mgcosθ,f=mgsinθ,b點(diǎn)的傾角大于a點(diǎn)的傾角,所以a點(diǎn)的支持力大于b點(diǎn)的支持力,a點(diǎn)所受的摩擦力小于b點(diǎn)所受的摩擦力,A正確、B錯(cuò)誤;車處于靜止,所以車在a點(diǎn)受到的合力等于b點(diǎn)所受的合力,等于零,C錯(cuò)誤;重力沿斜面對(duì)下的分力為mgsinθ,所以a點(diǎn)重力下滑的分力小于b點(diǎn)重力的下滑分力,D錯(cuò)誤。故選A。3.如圖所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O為球心。一質(zhì)量為m的小滑塊,在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)。設(shè)滑塊所受支持力為FN,OP與水平方向的夾角為θ。下列關(guān)系正確的是 ()A.F=mgtanθ B.F=mgtanC.FN=mgtanθ D.FN=mgtan【解析】選A。滑塊受力如圖,由平衡條件知:mgF=tanθ?F=mgtanθ,F4.近年來,智能手機(jī)的普及使“低頭族”應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所承受的壓力等于頭部的重力;但當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎受到的壓力會(huì)隨之改變?，F(xiàn)將人體頭頸部簡化為如圖模型:頭部看成質(zhì)點(diǎn)P,頸椎看成可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿OP,頭部在沿OP方向的支持力和沿PS方向肌肉拉力的作用下處于靜止。當(dāng)?shù)皖^時(shí),頸椎OP與豎直方向的夾角為30°,SP與豎直方向的夾角為60°,此時(shí)頸椎受到的壓力約為直立時(shí)頸椎受到壓力的 ()A.3.3倍 B.2.8倍C.1.7倍 D.1.2倍【解析】選C。設(shè)頭部重力為G,當(dāng)人體直立時(shí),頸椎所承受的壓力等于頭部的重量,即F=G;當(dāng)人低頭時(shí),PO、PS與豎直方向的夾角分別為30°、60°,P點(diǎn)的受力如圖所示,依據(jù)幾何關(guān)系結(jié)合正弦定理可得:FSsin120°=Gsin30°,解得:FO=3G,所以FOF=31=1.7,故A5.(2024·溫州模擬)如圖所示為山邊馬路的橫截面,實(shí)線EF表示傾角為37°的軟層面,沿著這個(gè)層面可能產(chǎn)生滑動(dòng)。質(zhì)量為1.0×107kg的石塊B與上面的巖石之間有一大裂縫(稱為節(jié)理),僅靠與層面間的摩擦力使它不致滑落,石塊與層面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。若有水滲入節(jié)理,會(huì)結(jié)冰膨脹,對(duì)石塊施加一個(gè)平行于EF層面的作用力,導(dǎo)致石塊向下滑動(dòng)。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,則 ()A.沒有水滲入節(jié)理時(shí),石塊共受兩個(gè)力的作用B.沒有水滲入節(jié)理時(shí),石塊所受摩擦力大小為6.4×107NC.當(dāng)有水滲入節(jié)理時(shí),層面對(duì)石塊支持力跟原來相比變小了D.當(dāng)有水滲入節(jié)理時(shí),至少須要4.0×106N平行力才能使石塊滑動(dòng)【解析】選D。沒有水滲入節(jié)理時(shí),石塊受到重力、支持力和摩擦力3個(gè)力的作用,A錯(cuò)誤;沒有水滲入節(jié)理時(shí),石塊所受摩擦力大小和重力沿斜面對(duì)下的分力相等,即f=mgsin37°=6.0×107N,B錯(cuò)誤;當(dāng)有水滲入節(jié)理時(shí),層面對(duì)石塊的支持力仍等于重力垂直于斜面對(duì)下的分力而保持不變,C錯(cuò)誤;當(dāng)有水滲入節(jié)理時(shí),最大靜摩擦力fm=μmgcos37°=6.4×107N,至少須要F=fm-mgsin37°=4.0×106N的平行力才能使石塊滑動(dòng),D正確。故選D。6.(2024·臺(tái)州模擬)細(xì)繩拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球用固定在墻上的水平彈簧支撐,小球與彈簧不粘連。平衡時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°,如圖所示.以下說法正確的是(已知cos53°=0.6,sin53°=0.8) ()A.小球靜止時(shí)彈簧的彈力大小為35B.小球靜止時(shí)細(xì)繩的拉力大小為35C.細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度馬上為gD.細(xì)繩燒斷瞬間小球的加速度馬上為53【解析】選D。小球靜止時(shí),分析受力狀況如圖,由平衡條件得:彈簧的彈力大小為F=mgtan53°=43mg,細(xì)繩的拉力大小為T=mgcos53°=53mg,A、B均錯(cuò)誤;細(xì)繩燒斷瞬間彈簧的彈力不變,則小球所受的合力與燒斷前細(xì)繩拉力的大小相等、方向相反,則此瞬間小球的加速度大小為a=Tm=537.如圖所示,相隔肯定距離的兩個(gè)相同的圓柱體A、B固定在等高的水平線上,一細(xì)繩套在兩圓柱體上,細(xì)繩下端懸掛一重物。繩和圓柱體之間無摩擦。則當(dāng)重物質(zhì)量肯定時(shí),繩越長 ()A.繩的彈力大小不變B.繩的彈力越小C.重物受到的合力越大D.繩對(duì)圓柱體A的作用力越大【解析】選B。假設(shè)繩與豎直方向的夾角為θ,當(dāng)重物質(zhì)量肯定時(shí),繩越長則夾角越小,所以cosθ越大,則依據(jù)力的平衡可知:2Tcosθ=mg,拉力T越小,故A錯(cuò);B對(duì)。重物始終處于平衡狀態(tài),所以重物受到的合力為零,故C錯(cuò);繩和圓柱體之間無摩擦,圓柱體相當(dāng)于定滑輪,不省力,繩子上各處張力大小相等,由力的合成法可以知道,繩對(duì)圓柱體A的作用力必定位于兩繩的角平分線上,由于繩子的拉力變小,且夾角變大,所以繩子對(duì)圓柱A的拉力變小,故D錯(cuò)。8.(2024·湖州模擬)如圖所示,a、b、c三根輕細(xì)繩懸掛兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A、B保持靜止,細(xì)繩a是水平的,現(xiàn)對(duì)B球施加一個(gè)水平向右的力F,將B緩緩拉到圖中虛線位置,A球保持不動(dòng),此過程中三根細(xì)繩張力Fa、Fb、Fc和F的改變狀況是 ()A.F不變,Fc變大 B.F變大,Fc不變C.Fb不變,Fa變大 D.Fa、Fb都變大【解析】選C。以B為探討對(duì)象受力分析,將重力分解,如圖所示,由圖可知將B緩緩拉到圖中虛線位置過程繩子與豎直方向夾角變大,繩子c的拉力大小對(duì)應(yīng)圖中1、2、3三個(gè)位置大小所示,即Fc漸漸變大,F漸漸變大;再以A、B整體為探討對(duì)象受力分析如圖,設(shè)b繩與水平方向夾角為α,則豎直方向有Fbsinα=2mg,得Fb=2mgsinα,夾角為α不變,Fb不變;水平方向Fa=Fbcosα+F,Fbcosα不變,而F漸漸變大,故Fa漸漸變大。綜上所述,A、B、D均錯(cuò)誤,9.疊羅漢是一種嬉戲、體育活動(dòng)或表演,由六人疊成的三層靜態(tài)造型如圖所示,假設(shè)每位雜技運(yùn)動(dòng)員的體重均為G,下面五人彎腰后背部呈水平狀態(tài),雙腿伸直張開支撐,夾角均為θ,則 ()A.當(dāng)θ=45°時(shí),最上層的運(yùn)動(dòng)員單腳受到的支持力大小為GB.當(dāng)θ增大時(shí),最上層的運(yùn)動(dòng)員受到的合力最大C.最底層三位運(yùn)動(dòng)員的每只腳對(duì)水平地面的壓力均為GD.最底層正中間的運(yùn)動(dòng)員的一只腳對(duì)水平地面的壓力為54【解析】選D。最上面的人受到豎直向下的重力為G,所以每個(gè)腿上的力的豎直分力都是G2,中間層最左邊的人,受到豎直向下的力為G+G2=3G2,所以每個(gè)腿上的力的豎直分力都是3G4,由對(duì)稱性,中間層最右邊的人每個(gè)腿上的力的豎直分力也是3G4。最底層中間的人,受到豎直向下的力為G+3G4+3G4=5G2,所以其每條腿上的力的豎直分力為10.滑滑梯是小孩很喜愛的消遣活動(dòng),如圖所示,一個(gè)小孩正在滑梯上勻速下滑,則 ()A.小孩可能只受兩個(gè)力B.小孩所受的重力與摩擦力大小相等C.小孩對(duì)滑梯的作用力方向肯定豎直向下D.當(dāng)小孩手上再抱一只小狗時(shí)(狗與滑梯不接觸),它們將沿滑梯加速下滑【解析】選C。小孩勻速下滑,受重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力三個(gè)力的作用,故A錯(cuò)誤;設(shè)斜面的傾角為θ,則N=mgcosθ,f=mgsinθ,故重力與摩擦力不相等,故B錯(cuò)誤;小孩受重力、支持力和摩擦力合力為零,支持力和摩擦力的合力與小孩重力的大小相等,所以小孩對(duì)滑梯的作用力方向肯定豎直向下,故C正確;小孩勻速下滑時(shí),受重力mg、支持力N和滑動(dòng)摩擦力f,設(shè)斜面的傾角為θ,則有N=mgcosθ,f=mgsinθ,且有f=mgsinθ,又f=μN(yùn),聯(lián)立得:sinθ=μcosθ,此式與小孩的質(zhì)量無關(guān),當(dāng)小孩抱住小狗后,所受的支持力和摩擦力分別為N′=m′gcosθ,f′=μN(yùn)=μm′gcosθ。由上聯(lián)立得:f′=m′gsinθ,所以小孩(包括小狗)所受的合力為零,會(huì)接著勻速下滑,故D錯(cuò)誤。所以C正確,A、B、D錯(cuò)誤。11.(2024·麗水模擬)如圖所示,在光滑的水平桿上穿兩個(gè)重力均為2N的球A、B,在兩球之間夾一彈簧,彈簧的勁度系數(shù)為10N/m,用兩條等長的線將球C與A、B相連,此時(shí)彈簧被壓短了10cm,兩條線的夾角為60°。求:(1)桿對(duì)A球的支持力為多大?(2)C球的重力為多大?【解析】(1)以A球?yàn)樘接憣?duì)象,受力分析,如圖所示:由平衡條件可得:Tcos60°=F彈=kΔxN=G+Tsin60°解得:N=(2+3)N(2)以C球?yàn)樘接憣?duì)象,受力分析,如圖所示:由平衡條件可得:2Tcos30°=GC解得GC=23N答案:(1)(2+3)N(2)23N12.如圖所示,兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m,A、B的質(zhì)量都為12m,與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ?，F(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩慢移動(dòng),直至C恰好降到地面。整個(gè)過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。求(1)未拉動(dòng)A,B對(duì)C的作用力大小為多少?(2)C恰好降到地面時(shí),C對(duì)B的作用力大小為多少?(3)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值為多少?【解題指導(dǎo)】(1)依據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件求解C受到B作用力的大小F;(2)對(duì)物體受力分析,應(yīng)用平衡條件求出C恰好降到地面時(shí),C對(duì)B的作用力大小;(3)先依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件求解B受到C水平方向最大壓力,再求出B對(duì)地面的壓力,依據(jù)摩擦力的計(jì)算公式求解?！窘馕觥?1)C受力平衡,如圖所示:依據(jù)