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1、(江蘇專版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(七)受力分析 共點(diǎn)力的平衡(含解析)
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:物體的受力分析
1.(2018·南京聯(lián)考)如圖所示,甲、乙兩物體疊放在水平面上,用水平向右的拉力F拉乙,甲、乙保持靜止?fàn)顟B(tài),甲、乙間的接觸面水平,則乙受力的個(gè)數(shù)為( )
A.3個(gè) B.4個(gè)
C.5個(gè) D.6個(gè)
解析:選C 對(duì)甲受力分析可知,甲僅受到自身的重力和乙的支持力,甲、乙兩物體之間沒有摩擦力,故乙受到重力、甲對(duì)乙的壓力、地面的支持力、水平向右的拉力F和地面向左的摩擦力,故選C。
2.(2019·泰興模擬)如圖所示,A、B、C、D是四個(gè)完全相同的木塊,
2、在圖甲中,水平力F作用于B上,A、B處于靜止?fàn)顟B(tài),圖乙中,豎直彈簧作用于D上,C、D處于靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于A、B、C、D的受力情況,下列說法不正確的是( )
A.圖甲中A受五個(gè)力作用,圖乙中C受三個(gè)力作用
B.圖甲中墻對(duì)A一定有向上的摩擦力
C.圖乙中墻對(duì)C可能有摩擦力
D.圖乙中D對(duì)C一定有向右上方的摩擦力
解析:選C 圖甲中整體受重力、墻的彈力、壓力F和向上的摩擦力而處于靜止;對(duì)A分析可知,A受重力、墻對(duì)A的彈力、B對(duì)A的彈力、墻給的向上的摩擦力,根據(jù)B的平衡條件,可得A、B間一定有摩擦力,故A受5個(gè)力;而乙中CD整體受重力、彈力的作用即可以平衡;故C與墻之間沒有摩擦力;則C只
3、受重力、D的支持力及D對(duì)C的摩擦力的作用,共受3個(gè)力,A、B正確;若圖乙中墻對(duì)C有摩擦力,則C一定受到向右的墻的彈力;對(duì)整體分析可知,整體不可能平衡,C錯(cuò)誤;因C有向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),D、C間一定有壓力且有相互的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),故D對(duì)C一定有向右上方的摩擦力,D正確。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:解決平衡問題的四種常用方法
3.如圖所示,用相同的彈簧測(cè)力計(jì)將同一個(gè)重物m,分別按甲、乙、丙三種方式懸掛起來,讀數(shù)分別是F1、F2、F3、F4,已知θ=30°,則有( )
A.F4最大 B.F3=F2
C.F2最大 D.F1最大
解析:選C 由平衡條件可知:F1=mgtan θ,F(xiàn)2cos θ=mg,
4、2F3cos θ=mg,F(xiàn)4=mg,因此可得F1=mg,F(xiàn)2=mg,F(xiàn)3=mg,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。
4.(2017·全國卷Ⅱ)如圖所示,一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若保持F的大小不變,而方向與水平面成60°角,物塊也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為( )
A.2- B.
C. D.
解析:選C 當(dāng)F沿水平方向時(shí),根據(jù)物塊受力情況,有F=f,f=μN(yùn),N=mg,聯(lián)立解得F=μmg。當(dāng)F與水平面成60°角時(shí),物塊受力如圖所示,有Fcos 60°=f′,f′=μN(yùn)′,N′=mg-Fsin 60°,
聯(lián)立得Fcos 60°=μ(mg-F
5、sin 60°)。解得μ=,C正確。
5.如圖所示,一只半徑為R的半球形碗倒扣在水平桌面上,處于靜止?fàn)顟B(tài)。一質(zhì)量為m的螞蟻(未畫出)在離桌面高度為R時(shí)恰能停在碗上,則螞蟻受到的最大靜摩擦力大小為( )
A.0.6mg B.0.8mg
C.0.4mg D.0.75mg
解析:選A 螞蟻受重力、支持力和最大靜摩擦力,受力分析如圖所示:
根據(jù)平衡條件有Fm=mgsin θ,而cos θ==0.8,
所以Fm=0.6mg,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
6.如圖所示,一條細(xì)繩跨過定滑輪連接物體A、B,A懸掛起來,B穿在一根豎直桿上,兩物體均保持靜止。不計(jì)繩與滑輪、B與豎直桿間的摩擦
6、。已知繩與豎直桿間的夾角為θ,則物體A、B的質(zhì)量之比mA∶mB等于( )
A.cos θ∶1 B.1∶cos θ
C.tan θ∶1 D.1∶sin θ
解析:選B 物體A處于靜止?fàn)顟B(tài),繩子上的彈力大小等于物體A的重力。再分析物體B的受力,物體B受重力、繩子拉力、豎直桿對(duì)它水平向右的彈力,根據(jù)正交分解法,在豎直方向有mAgcos θ=mBg,則兩物體的質(zhì)量之比為1∶cos θ,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:解決動(dòng)態(tài)平衡問題的三種方法
7.[多選](2017·天津高考)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)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,
7、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:選AB 設(shè)兩段繩子間的夾角為2α,由平衡條件可知,2Fcos α=mg,所以F=,設(shè)繩子總長(zhǎng)為L(zhǎng),兩桿間距離為s,由幾何關(guān)系L1sin α+L2sin α=s,得sin α==,繩子右端上移,L、s都不變,α不變,繩子張力F也不變,A正確;桿N向右移動(dòng)一些,s變大,α變大,cos α變小,F(xiàn)變大,B正確;繩子兩端高度差變化,不影響s和L,所
8、以F不變,C錯(cuò)誤;衣服質(zhì)量增加,繩子上的拉力增加,由于α不會(huì)變化,懸掛點(diǎn)不會(huì)右移,D錯(cuò)誤。
8.如圖所示,用與豎直方向成θ角(θ<45°)的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個(gè)小球,這時(shí)繩b的拉力為T1?,F(xiàn)保持小球在原位置不動(dòng),使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時(shí)轉(zhuǎn)過θ角固定,繩b的拉力變?yōu)門2;再轉(zhuǎn)過θ角固定,繩b的拉力為T3,則( )
A.T1=T3>T2 B.T1<T2<T3
C.T1=T3<T2 D.繩a的拉力增大
解析:選A 以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力:重力,a、b兩繩的拉力。根據(jù)平衡條件得知,a、b兩繩的合力方向豎直向上,大小與重力相等,保持不變,作出b繩在三個(gè)不同位置時(shí),兩個(gè)
9、拉力的變化,如圖,由圖得到,T1=T3>T2,繩a的拉力減小。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
9.[多選](2018·開封模擬)如圖所示,質(zhì)量均為m的小球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連,B球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn),A球固定在O點(diǎn)正下方,當(dāng)小球B平衡時(shí),繩子所受的拉力為T1,彈簧的彈力為F1;現(xiàn)把A、B間的彈簧換成原長(zhǎng)相同但勁度系數(shù)為k2(k2>k1)的另一輕彈簧,在其他條件不變的情況下仍使系統(tǒng)平衡,此時(shí)繩子所受的拉力為T2,彈簧的彈力為F2,則下列關(guān)于T1與T2、F1與F2大小之間的關(guān)系正確的是( )
A.T1>T2 B.T1=T2
C.F1
10、析:選BC 以小球B為研究對(duì)象,分析受力情況,如圖所示。由平衡條件可知,彈簧的彈力F和繩子的拉力T的合力F合與重力mg大小相等,方向相反,即F合=mg,由三角形相似得:==。當(dāng)彈簧勁度系數(shù)變大時(shí),彈簧的壓縮量減小,故AB長(zhǎng)度增加,而OB、OA的長(zhǎng)度不變,故T1=T2,F(xiàn)2>F1;故A、D錯(cuò)誤,B、C正確。
考點(diǎn)綜合訓(xùn)練
10.[多選](2018·無錫模擬)在水平桌面上有一個(gè)質(zhì)量為M且傾角為α的斜面體。一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,在平行于斜面的拉力F作用下,沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng)。斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。下列結(jié)論正確的是( )
A.斜面對(duì)物塊的
11、摩擦力大小是F
B.斜面對(duì)物塊的摩擦力大小是μmgcos α
C.桌面對(duì)斜面體的摩擦力大小是Fcos α
D.桌面對(duì)斜面體的支持力大小是(M+m)g
解析:選BC 對(duì)物塊受力分析,如圖甲所示,由共點(diǎn)力的平衡條件得,F(xiàn)+mgsin α=f1,mgcos α=FN1,f1=μFN1,解得斜面對(duì)物塊的摩擦力大小f1=F+mgsin α或f1=μmgcos α,故A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)物塊和斜面整體受力分析,如圖乙所示,由共點(diǎn)力的平衡條件得,f2=Fcos α,F(xiàn)N2=Fsin α+(m+M)g,故桌面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Fcos α,桌面對(duì)斜面體的支持力大小為Fsin α+(m+M)g,故C正
12、確,D錯(cuò)誤。
11.如圖所示,小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止光滑斜面上,設(shè)小球質(zhì)量m=1 kg,斜面傾角θ=30°,細(xì)繩與豎直方向夾角α=30°,光滑斜面體M=3 kg置于粗糙水平面上,求:(g取10 m/s2)
(1)細(xì)繩對(duì)小球拉力的大?。?
(2)地面對(duì)斜面體的摩擦力的大小和方向。
解析:(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,受力情況如圖甲所示,根據(jù)平衡條件得知,T與N的合力
F=mg,
Tcos 30°=F,
解得:T== N。
(2)以小球和斜面體整體為研究對(duì)象,受力分析如圖乙所示,由于系統(tǒng)靜止,合力為零,則有:f=Tcos 60°=× N= N,方向水平向左。
答案:(1) N
13、(2) N,方向水平向左
12.(2018·銅陵模擬)如圖所示,質(zhì)量M=2 kg的木塊A套在水平桿上,并用輕繩將木塊A與質(zhì)量m= kg的小球相連。今用與水平方向成α=30°角的力F=10 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,取g=10 m/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)小球的拉力為FT,小球受力如圖甲所示,
由平衡條件可得Fcos 30°-FTcos θ=0
Fsin 30°+FTsin θ-mg=0解得FT=10 N
θ=30°。
(2) 以木塊和小球組成的整體為研究對(duì)象,受力分析如圖乙所示,
由平衡條件得Fcos 30°-Ff=0
FN+Fsin 30°-(M+m)g=0
又Ff=μFN解得μ=。
答案:(1)30° (2)