高考物理一輪復習 考點規(guī)范練6 受力分析 共點力的平衡（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題

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1、考點規(guī)范練6　受力分析　共點力的平衡 一、單項選擇題 1.如圖所示,丘陵地帶輸電線路的電線桿常常要拖著電線翻山越嶺,圖中A、C為一根輸電線的兩端,B為輸電線的最低點,設輸電線為粗細均勻的均質導線,由于導線受自身的重力的作用可能使導線在某點斷開,則以下說法正確的是(　　) A.最易斷裂點在A點 B.最易斷裂點在B點 C.最易斷裂點在C點 D.最易斷裂點不在A、B、C點 答案:C 解析:以AC間電線為研究對象,作出受力圖如圖所示。由題可知,α>β,可見,FC>FA,即C點對電線的拉力大于A點對電線的拉力,則C點比A點更容易被拉斷,故選C。 2.如圖所示,兩梯形木塊A、B疊

2、放在水平地面上,A、B之間的接觸面傾斜,A的左側靠在光滑的豎直墻面上。關于兩木塊的受力,下列說法正確的是(　　) A.A、B之間一定存在摩擦力作用 B.木塊A可能受三個力作用 C.木塊A一定受四個力作用 D.木塊B受到地面的摩擦力作用方向向右 答案:B 解析:由于A、B間接觸面情況未知,若A、B接觸面光滑,則A、B間沒有摩擦力,此時A受重力、B對A的支持力和墻壁對A的彈力而平衡,故A、C錯誤,B正確;木塊B受推力F、A對B的壓力,若壓力向右的分力等于F,則地面對B沒有摩擦力,故D錯誤。 3.如圖所示,滑塊A置于水平地面上,滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A(A、B接觸面豎直),

3、此時A恰好不滑動,B剛好不下滑。已知A與B間的動摩擦因數為μ1,A與地面間的動摩擦因數為μ2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。則A與B的質量之比為(　　) A.1μ1μ2 B.1-μ1μ2μ1μ2 C.1+μ1μ2μ1μ2 D.2+μ1μ2μ1μ2 答案:B 解析:設水平作用力為F,對物體A、B整體進行分析,在水平方向上有F=μ2(mA+mB)g;隔離物體B對B分析,在豎直方向上有μ1F=mBg,聯立解得mAmB=1-μ1μ2μ1μ2,選項B正確。 4.(2019·江蘇揚州高三檢測)在水平地面上固定一個上表面光滑的斜面體,在它上面放有質量為m的木塊,用一根平行于斜面的細線連接一個輕環(huán)

4、,并將輕環(huán)套在一根兩端固定、粗糙的水平直桿上,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),如圖所示,則桿對環(huán)的摩擦力大小為(　　) A.mgsin θ B.mgcos θ C.mgtan θ D.mgsin θ·cos θ 答案:D 解析:設細線的彈力為F,對斜面上的物塊由共點力平衡條件有F-mgsinθ=0,對輕環(huán)由共點力平衡條件有Fcosθ-Ff=0,解得桿對環(huán)的摩擦力大小為Ff=mgsinθ·cosθ,故選D。 5.房屋裝修工人常用如圖所示的簡易方式運送材料,圖中C為光滑定滑輪。為了保證材料不碰觸窗臺A、B,需要一人在樓下用一根繩子拽拉,以保證材料豎直向上緩慢上升。假定人的位置不變,則在運送過程

5、中(　　) A.OC繩和OD繩的拉力均逐漸增大 B.OC繩和OD繩的拉力均逐漸減小 C.OC繩的拉力逐漸增大,OD繩的拉力逐漸減小 D.OC繩的拉力逐漸減小,OD繩的拉力逐漸增大 答案:A 解析:在建筑材料被緩慢提起的過程中,其合力保持為零,根據平衡條件得知兩繩拉力的合力與物體的重力大小相等、方向相反,保持不變,如圖甲所示;結點與豎直墻壁保持一定的距離,在建筑材料被緩慢提起的過程中,OC繩逆時針旋轉,其與豎直方向的夾角變大,OD繩順時針旋轉,與豎直方向的夾角減小,用平行四邊形定則作出圖乙,由圖知,兩根繩子上的拉力F1和F2均增大,故A正確,B、C、D錯誤。 6.如圖所示,

6、質量為m0、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上,通過最高點處的釘子用水平輕質細線拉住一質量為m、半徑為r的光滑球B,A、B均靜止,則(　　) A.B對A的壓力大小為2Rr+r2Rmg B.細線對小球的拉力大小為R+rRmg C.A對地面的壓力大小為(m0+m)g D.地面對A的摩擦力大小為2Rr+r2Rmg 答案:C 解析:由于A、B處于靜止狀態(tài),故其所受合外力為零,對整體受力分析,如圖甲所示,根據平衡條件可得,FN-(m0+m)g=0,根據牛頓第三定律可知A對地面的壓力大小為(m0+m)g,選項C正確,D錯誤;隔離B受力分析,如圖乙所示,根據平衡條件,由圖中幾何關系可得,m

7、gR=FN'R+r=F2Rr+r2,解得FN'=R+rRmg,細線對小球的拉力F=2Rr+r2Rmg,依據牛頓第三定律知,B對A的壓力大小為R+rRmg,選項A、B錯誤。 7.(2019·廣西貴港覃塘高級中學月考)如圖所示,將兩根勁度系數均為k、原長均為l的輕彈簧,一端固定在水平天花板上相距為2l的兩點,另一端共同連接一質量為m的物體,平衡時彈簧與豎直方向的夾角為37°。若將物體的質量變?yōu)閙',平衡時彈簧與豎直方向的夾角為53°(sin 37°=0.6),則m'm等于(　　) 甲 乙 A.932 B.916 C.38 D.34 答案:A 解析:由幾何知識得,題圖甲中彈簧

8、的伸長量為Δl=23l,題圖乙中彈簧的伸長量為Δl'=14l,根據胡克定律F=kΔl,則兩情況下彈簧拉力之比為23∶14=83,根據平衡條件2Fcos37°=mg,2F'cos53°=m'g,得m'm=932。 8.(2019·浙江卷)如圖所示,一根粗糙的水平橫桿上套有A、B兩個輕環(huán),系在兩環(huán)上的等長細繩拴住的書本處于靜止狀態(tài),現將兩環(huán)距離變小后書本仍處于靜止狀態(tài),則(　　) A.桿對A環(huán)的支持力變大 B.B環(huán)對桿的摩擦力變小 C.桿對A環(huán)的力不變 D.與B環(huán)相連的細繩對書本的拉力變大 答案:B 解析:以兩個輕環(huán)和書本組成的系統(tǒng)為研究對象,設系統(tǒng)總質量為m總,豎直方向受到重力

9、和水平橫桿對輕環(huán)的支持力2FN,受力分析圖如圖甲所示。 甲 乙 根據平衡條件得2FN=m總g,得到FN=12m總g,可見,水平橫桿對每個輕環(huán)的支持力FN不變,A錯誤。 以A環(huán)為研究對象,受力分析圖如圖乙所示。 豎直方向,FN=Fsinα① 水平方向,Fcosα=Ff② 由①②得Ff=FNcotα,α增大時,Ff變小,由牛頓第三定律可知A環(huán)對桿的摩擦力變小,同理可知B環(huán)對桿的摩擦力也變小,B正確。 FN和Ff的合力即為桿對環(huán)的作用力,合力變小,C錯誤。 對書本受力分析,如圖所示。 根據共點力平衡條件,兩根輕繩對書本的拉力的合力始終等于書本的重力,由幾何關系有FA=

10、FB=mg2cosθ2,當兩輕環(huán)間距離縮短一些時,θ變小,拉力FA、FB均變小,D錯誤。 二、多項選擇題 9.(2019·廣西貴港覃塘高級中學月考)某研究性學習小組為頸椎病人設計了一個牽引裝置。如圖所示,一根繩繞過兩個定滑輪和一個動滑輪后兩端掛著相同的重物,與動滑輪相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中是用手指代替頸椎做實驗),整個裝置在同一豎直平面內。如果要增大手指所受的拉力,可采取的方法是(　　) A.只增加繩的長度 B.只增加重物的重力 C.只將手指向下移動 D.只將手指向上移動 答案:BC 解析:對動滑輪受力分析,如圖所示。三個力的合力為零,兩個拉力的大小恒定,夾角越大,

11、合力越小,夾角越小,合力越大,增加細線長度時,由于兩個細線拉力也不變,動滑輪位置不變,故三個力大小方向都不變,A錯誤;增加重物的重力,兩個拉力變大,動滑輪位置不變,則兩拉力夾角不變,合力變大,故手指所受的拉力增大,B正確;手指向下移動,兩個拉力大小不變,夾角變小,兩拉力合力變大,故手指所受的拉力增大,C正確;手指向上移動,兩個拉力大小不變,夾角變大,兩拉力合力變小,故手指所受的拉力減小,D錯誤。 10.質量均為1 kg的木塊M和N疊放在水平地面上,用一根細線分別拴接在M和N右側,在繩子中點用力F=5 N拉動M和N一起沿水平面勻速滑動,細線與豎直方向夾角θ=60°,重力加速度g取10 m/

12、s2。則下列說法正確的是(　　) A.木塊N和地面之間的動摩擦因數μ=0.25 B.木塊M和N之間的摩擦力是Ff=2.5 N C.木塊M對木塊N的壓力大小為10 N D.若θ變小,拉動M、N一起勻速運動所需拉力應大于5 N 答案:AB 解析:以M、N為整體受力分析,得F=μ·2mg,得μ=0.25,A正確;單獨分析M受力,因繩子有豎直向下的分力,故M對N的壓力大于10N,繩子作用在M上的水平分力為2.5N,B正確,C錯誤;θ變化后,N對地面的壓力仍為20N,所以需要的拉力不變,D錯誤。 11.如圖所示,將質量為m的小球用橡皮筋懸掛在豎直墻的O點,小球靜止在M點,N為O點正下方

13、一點,ON間的距離等于橡皮筋原長,在N點固定一鐵釘,鐵釘位于橡皮筋右側。現對小球施加拉力F,使小球沿以MN為直徑的圓弧緩慢向N運動,P為圓弧上的點,∠PNM為60°。橡皮筋始終在彈性限度內,不計一切摩擦,重力加速度為g,則(　　) A.在P點橡皮筋彈力大小為12mg B.在P點時拉力F大小為52mg C.小球在從M向N運動的過程中拉力F的方向始終跟橡皮筋垂直 D.小球在從M向N運動的過程中拉力F先變大后變小 答案:AC 解析:設圓的半徑為R,橡皮筋的勁度系數為k,則NP=2Rcos60°=R。 在M點橡皮筋彈力大小為mg,則mg=k·2R,在P點橡皮筋彈力大小為F0=kR=1

14、2mg,故A正確;當小球和N點的連線與豎直方向之間的夾角為α時,橡皮筋的伸長量Δx=2R·cosα,橡皮筋的彈力F'=kΔx=mgcosα;對小球,設拉力F與水平方向之間的夾角為β,在水平方向Fcosβ=F'sinα,豎直方向F'cosα+Fsinβ=mg,聯立解得β=α,F=mgsinα,可知拉力F的方向始終與橡皮筋垂直,而且隨α的增大,F逐漸增大,當α=60°時,F=32mg,故C正確,B、D錯誤。 三、非選擇題 12.如圖所示,質量為mB=14 kg的木板B放在水平地面上,質量為mA=10 kg的貨箱A放在木板B上,一根輕繩一端拴在貨箱上,另一端拴在地面上,繩繃緊時與水平面的夾角

15、為θ=37°。已知貨箱A與木板B之間的動摩擦因數μ1=0.5,木板B與地面之間的動摩擦因數μ2=0.4。重力加速度g取10 m/s2。現用水平力F將木板B從貨箱A的下面勻速抽出,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)試求: (1)繩上張力FT的大小; (2)水平拉力F的大小。 答案:(1)100 N　(2)200 N 解析:(1)對A進行受力分析如圖甲所示,可知A受4個力作用,分解繩的拉力, 根據受力平衡可得 FN1=mAg+FTsinθ FTcosθ=μ1FN1 解得FT=μ1mAgcosθ-μ1sinθ 代入數據得繩子張力FT=100N。 (2)對B

16、進行受力分析可知B受6個力的作用,地面對B的支持力FN2=mBg+FN1 而FN1=mAg+FTsinθ=160N 拉力F=μ2FN2+μ1FN1 F=200N。 13.如圖所示,質量m0=23 kg的木塊A套在水平桿上,用輕繩將木塊A與質量m=3 kg的小球相連。今用與水平方向成α=30°的力F=103 N,拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中木塊、小球相對位置保持不變,g取10 m/s2。求: (1)運動過程中輕繩與水平方向的夾角θ; (2)木塊與水平桿間的動摩擦因數μ。 答案:(1)30°　(2)35 解析:(1)設細繩對小球的拉力為FT,小球受力如圖甲所示,由平衡條件可得 Fcos30°-FTcosθ=0① Fsin30°+FTsinθ-mg=0② 代入數值得103cos30°N=FTcosθ③ 103sin30°N+FTsinθ=103N④ 由③④解得FT=103N θ=30°。 (2)以木塊和小球組成的整體為研究對象,受力如圖乙所示,由平衡條件得 Fcos30°-Ff=0 FN+Fsin30°-(m0+m)g=0 又Ff=μFN 解得μ=35。