2019-2020年高考物理一輪復習 2.3受力分析 共點力的平衡知能檢測.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 2.3受力分析 共點力的平衡知能檢測 1．疊羅漢是一種二人以上層層疊成各種造型的游戲娛樂形式，也是一種高難度的雜技．如圖所示為六人疊成的三層靜態(tài)造型，假設每個人的重量均為G，下面五人的背部均呈水平狀態(tài)，則最底層正中間的人的一只腳對水平地面的壓力約為(　　) A.G　　　　　　　 B.G C.G D.G 解析：上面的人的兩只腳分別給中間的人的作用力為，中間的左、右邊的人的每一只腳的作用力為＝G，故下面的正中間的人背部受到的作用力為G＋G＝G，每一只腳對地面的壓力為＝G，C對． 答案：C 2．(xx年高考重慶理綜)如圖所示，某人靜躺在椅子上，椅子的靠背與水平面之間有固定傾斜角θ.若此人所受重力為G，則椅子各部分對他的作用力的合力大小為(　　) A．G　　　　　　　　 B．Gsin θ C．Gcos θ D．Gtan θ 解析：因人靜躺在椅子上，由二力平衡可知椅子各部分對人的作用力的合力大小為G，方向豎直向上． 答案：A 3．(xx年亳州模擬)如圖所示為一攀巖運動員正沿豎直巖壁緩慢攀登，由于身背較重的行囊，重心上移至肩部的O點，運動員的質量為60 kg，運動員雙手臂所能承受的拉力不能超過540 N．此時手臂與身體垂直，手臂與巖壁夾角為53，則此時行囊的質量不能超過(設手、腳受到的作用力均通過重心O，g取10 m/s2，sin 53＝0.8，cos 53＝0.6)(　　) A．60 kg B．50 kg C．40 kg D．30 kg 解析：該題考查了力的分解及共點力平衡問題．由力的分解可知(M＋m)gcos 53≤540，解得m≤30 kg，D選項正確． 答案：D 4．如圖所示，兩根等長的繩子AB和BC吊一重物靜止，兩根繩子與水平方向夾角均為60.現(xiàn)保持繩子AB與水平方向的夾角不變，將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向，在這一過程中，繩子BC的拉力變化情況是(　　) A．增大 B．先減小后增大 C．減小 D．先增大后減小 解析：解法一：對力的處理(求合力)采用合成法，應用合力為零求解時采用圖解法(畫動態(tài)平行四邊形法)．作出力的平行四邊形，如圖甲所示．由圖可看出，F(xiàn)BC先減小后增大． 解法二：對力的處理(求合力)采用正交分解法，應用合力為零求解時采用解析法．如圖乙所示，將FAB、FBC分別沿水平方向和豎直方向分解，由兩方向合力為零分別列出方程： FABcos60＝FBCsin θ，F(xiàn)ABsin60＋FBCcos θ＝FB， 聯(lián)立解得FBCsin(30＋θ)＝FB/2，顯然，當θ＝60時，F(xiàn)BC最小，故當θ增大時，F(xiàn)BC先減小后增大． 答案：B [限時檢測] (時間：45分鐘，滿分：100分) [命題報告教師用書獨具] 知識點 題號 受力分析 3、4 整體法、隔離法的應用 2、8 共點力的平衡 1、6、7、11 正交分解法的應用 10 物體的動態(tài)平衡問題 5、9 臨界、極值問題 12 一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后的括號內) 1．(xx年滁州質檢)滑滑梯是小孩子很喜歡的娛樂活動．如圖所示，一個小孩正在滑梯上勻速下滑，則(　　) A．小孩所受的重力與小孩所受的彈力大小相等 B．小孩所受的重力與小孩所受的摩擦力大小相等 C．小孩所受的彈力和摩擦力的合力與小孩所受的重力大小相等 D．小孩所受的重力和彈力的合力大于小孩所受的摩擦力 解析：小孩在滑梯上受力如圖所示，設滑梯斜面傾角為θ，則FN＝mgcos θ，F(xiàn)f＝mgsin θ，所以A、B錯誤；小孩在重力、彈力和摩擦力三個力作用下處于平衡狀態(tài)，其中任意兩個力的合力一定與等三個力大小相等，方向相反，故C正確，D錯誤． 答案：C 2．(xx年安慶模擬)如圖所示，A、B兩木塊放在水平面上，它們之間用細線相連，兩次連接情況中細線傾斜方向不同但傾角一樣，兩木塊與水平面間的動摩擦因數相同．先后用水平力F1和F2拉著A、B一起勻速運動，則(　　) A．F1＞F2　　　　　　 B．F1＝F2 C．FT1＞FT2 D．FT1＝FT2 解析：取A、B為一整體，由水平方向合力為零可得，F(xiàn)1＝F2＝μ(mA＋mB)g，A錯誤，B正確；隔離物體A可求得：FT1cos θ＝μ(mAg－FT1sin θ)，F(xiàn)T2cos θ＝μ(mAg＋FT2sin θ)，比較可得：FT1＜FT2，C、D錯誤． 答案：B 3．(xx年銅陵模擬)將四塊相同的堅固石塊壘成圓弧形的石拱，其中第3、4塊固定在地基上，第1、2塊間的接觸面是豎直的，每塊石塊的兩個側面間所夾的圓心角均為30.假設石塊間的摩擦力可以忽略不計，則第1、2塊石塊間的作用力F1和第1、3塊石塊間的作用力F2的大小之比為(　　) A．1∶2 B.∶2 C.∶3 D.∶1 解析：以第1塊石塊為研究對象，受力分析如圖所示，石塊靜止，則F1＝F2cos 30，＝cos 30＝，故B正確． 答案：B 4．(xx 年高考廣東理綜改編)如圖，物體P靜止于固定的斜面上，P的上表面水平．現(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上，則(　　) A．P向下滑動 B．P靜止不動 C．P所受的合外力增大 D．P與斜面間的靜摩擦力不變 解析：P靜止在斜面上時沿斜面方向有：mgsin θ＝Ff≤μmgcos θ，即sin θ≤μcos θ，當把物體Q放在P上時μ、θ均不變，故P仍將保持靜止，且合外力為零，則A、C均錯，B項正確．由Ff＝mgsin θ知，當m變大時Ff將隨之變大，D項錯誤． 答案：B 5．(xx年合肥一模)重為G的兩個完全相同的小球，與水平面的動摩擦因數均為μ.豎直向上的較小的力F作用在連接兩球輕繩的中點，繩間的夾角α＝60，如圖所示．緩慢增大F，到兩球剛要運動的過程中，下列說法正確的是(　　) A．地面對球的支持力變大，摩擦力變大 B．地面對球的支持力變小，摩擦力變小 C．球剛開始運動時，地面對球沒有支持力 D．球剛開始運動時，球受到的摩擦力最大 解析：先用整體法，將兩小球看做一整體，F(xiàn)增大，則地面對小球的支持力減小，但不會減為零，A、C錯；再用隔離法，取左邊的小球為研究對象，因為F增大，繩子的拉力FT增大，那么FT在水平面上的分量增大，所以地面對小球的摩擦力增大，B錯，選D. 答案：D 6．(xx年六安模擬)如圖所示，一物塊A放在固定于水平地面上的斜面體B上，處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)用力F沿不同方向作用在A上，物塊A始終保持靜止．則物塊A受到的摩擦力一定增大且數值最小的是(　　) 解析：設斜面傾角為α，對A項，開始時靜摩擦力方向向上，有靜摩擦力Ff＝mgsin α，施加F后，若靜摩擦力方向仍向上，則F＋Ff＝mgsin α，得Ff＝mgsin α－F，可知物塊A受到的靜摩擦力減?。粚項，施加力F后，若靜摩擦力方向向上，則靜摩擦力Ff＝mgsin α－Fcos α，物塊A受到的靜摩擦力減小；對B項，施加力F后，靜摩擦力Ff1＝mgsin α＋F，物塊A受到的靜摩擦力增大；對D項，施加力F后，靜摩擦力Ff2＝(mg＋F)sin α，物塊A受到的靜摩擦力增大，經過比較可知Ff2＜Ff1，D項符合題意． 答案：D 7.如圖所示，重50 N的物體A放在傾角為37的粗糙斜面上，有一根原長為10 cm，勁度系數為800 N/m的彈簧，其一端固定在斜面頂端，另一端連接物體A后，彈簧長度為14 cm，現(xiàn)用一測力計沿斜面向下拉物體，若物體與斜面間的最大靜摩擦力為20 N，當彈簧的長度仍為14 cm時，測力計的讀數不可能為(　　) A．10 N B．20 N C．40 N D．0 N 解析：A在斜面上處于靜止狀態(tài)時合力為零，A在斜面上受五個力的作用，分別為重力、支持力、彈簧彈力、摩擦力、拉力F，當摩擦力的方向沿斜面向上時，F(xiàn)＋mgsin 37≤Ffm＋k(l－l0)，F(xiàn)≤22 N，當摩擦力沿斜面向下時，F(xiàn)最小值為零，即拉力的取值范圍為0≤F≤22 N，故選C. 答案：C 8．(xx年高考山東理綜改編)如圖所示，兩相同輕質硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉動，在O點懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(tǒng)保持靜止．Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大?。魮醢彘g的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止且O1、O2始終等高，則(　　) A．Ff變小 B．Ff變大 C．FN變小 D．FN變大 解析：對O點受力分析可知，桿中彈力F1＝ 桿對木塊m的壓力可分解為水平分量F3＝F2sin θ＝F1sin θ＝tan θ 豎直分量F4＝F2cos θ＝； 當擋板間距離變大時，θ變大，F(xiàn)3變大，木塊對擋板的彈力FN變大；F4為定值，F(xiàn)f大小不變．正確選項為D . 答案：D 9．(xx年高考天津理綜)如圖所示，小球用細繩系住，繩的另一端固定于O點．現(xiàn)用水平力F緩慢推動斜面體，小球在斜面上無摩擦地滑動，細繩始終處于直線狀態(tài)，當小球升到接近斜面頂端時細繩接近水平，此過程中斜面對小球的支持力FN以及繩對小球的拉力FT的變化情況是(　　) A．FN保持不變，F(xiàn)T不斷增大 B．FN不斷增大，F(xiàn)T不斷減小 C．FN保持不變，F(xiàn)T先增大后減小 D．FN不斷增大，F(xiàn)T先減小后增大 解析：用水平力F緩慢推動斜面體時，小球受重力、繩的拉力FT和垂直于斜面的支持力FN，在斜面體緩慢移動過程中FN方向不變，由三力平衡知其動態(tài)變化如圖所示，F(xiàn)T先減小后增大，F(xiàn)N逐漸增大． 答案：D 10．如圖所示，A、B都是重物，A被繞過小滑輪P的細線懸掛，B放在粗糙的水平桌面上．滑輪P被一根斜短線系于天花板上的O點，O′是三根細線的結點，細線bO′水平拉著物體B，cO′沿豎直方向拉著彈簧．彈簧、細線、小滑輪的重力不計，細線與滑輪之間的摩擦力可忽略，整個裝置處于靜止狀態(tài)．若懸掛小滑輪的斜線中的拉力是F＝20 N，∠cO′a＝120，重力加速度g取10 m/s2，則下列說法正確的是(　　) A．彈簧的彈力為20 N B．重物A的質量為2 kg C．桌面對物體B的摩擦力為10 N D．細線OP與豎直方向的夾角為60 解析：選取滑輪作為研究對象，滑輪兩側細線的夾角為60，設滑輪兩側細線中拉力為Fa，則有Fa＝mAg，F(xiàn)＝2Facos 30＝20 N，聯(lián)立解得重物A的質量為mA＝2 kg，F(xiàn)a＝20 N，選項B正確；將O′a中的拉力Fa沿水平方向和豎直方向分解，由平衡條件得Facos 30＝Fb，F(xiàn)asin 30＝Fc，解得彈簧的彈力為Fc＝10 N，選項A錯誤；細線O′b中拉力Fb＝10 N，對物體B由平衡條件得桌面對物體B的摩擦力為10 N，選項C錯誤；細線OP的方向在滑輪兩側細線夾角的平分線上，與豎直方向的夾角為30，選項D錯誤． 答案：B 二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數值計算的要注明單位) 11.(15分)如圖所示，輕桿BC的C點用光滑鉸鏈與墻壁固定，桿的B點通過水平細繩AB使桿與豎直墻壁保持30的夾角．若在B點懸掛一個定滑輪(不計重力)，某人用它勻速地提起重物．已知重物的質量m＝30 kg，人的質量M＝50 kg，g取10 m/s2.試求： (1)此時地面對人的支持力的大??； (2)輕桿BC和繩AB所受力的大?。? 解析：(1)因勻速提起重物，則FT＝mg，即繩對人的拉力為mg，所以地面對人的支持力為：FN＝Mg－mg＝(50－30)10 N＝200 N，方向豎直向上． (2)定滑輪對B點的拉力方向豎直向下，大小為2mg，桿對B點的彈力方向沿桿的方向，如圖所示，由共點力平衡條件得： FAB＝2mgtan 30＝23010 N ＝200 N FBC＝＝N ＝400 N. 答案：(1)200 N　(2)400 N　200 N 12.(15分)一個底面粗糙、質量為M的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且與水平面成30角；現(xiàn)用一端固定的輕繩系一質量為m的小球，小球放在斜面上，小球靜止時輕繩與豎直方向的夾角也為30，如圖所示，試求： (1)當劈靜止時繩子的拉力大?。? (2)若地面對劈的最大靜摩擦力等于地面對劈支持力的k倍，為使整個系統(tǒng)靜止，k值必須滿足什么條件？ 解析：(1)以小球為研究對象，其受力如圖甲所示，并建立如圖所示直角坐標系，對FT和mg進行正交分解，由物體的平衡條件可知： FTcos 30＝mgsin 30 得FT＝mg (2)以劈和小球整體為研究對象，整體受力情況如圖乙所示，由物體平衡條件可得：Ff＝FTcos 60，為使整個系統(tǒng)靜止，其臨界狀態(tài)是靜摩擦力Ff為最大值，即有 Ffmax＝k[(M＋m)g－FTsin 60 ]． 聯(lián)立以上兩式可得k＝. 即k值必須滿足k≥. 答案：(1)mg　(2)k≥