2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)8 受力分析 共點力的平衡（含解析）

作業(yè)8受力分析 共點力的平衡一、選擇題1如圖81所示，用一輕繩將小球P系于光滑墻壁上的O點，在墻壁和球P之間夾有一矩形物塊Q，P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()圖81A小球P受到3個力作用B物塊Q受到3個力作用C小球P受到物塊Q豎直向下的摩擦力作用D小球P受到物塊Q的彈力是因小球P發(fā)生形變引起的解析：隔離物塊Q，則物塊Q受到豎直向下的重力、小球P及墻壁水平方向的彈力，因其處于靜止?fàn)顟B(tài)且墻壁光滑，所以小球P對物塊Q一定有豎直向上的摩擦力作用，即物塊Q受四個力作用，B錯誤；隔離小球P，則P受重力、繩的拉力、物塊Q的支持力和豎直向下的摩擦力4個力的作用，A錯誤，C正確；由彈力的定義可知小球P受到物塊Q的彈力是因物塊Q發(fā)生形變引起的，D錯誤答案：C2 (2019年天津渤海月考)如圖82所示，一箱蘋果沿著傾角為的斜面，以速度v勻速下滑在箱子的中央有一個質(zhì)量為m的蘋果，它受到周圍蘋果對它作用力的合力的方向 ()圖82A沿斜面向上 B沿斜面向下C豎直向上 D垂直斜面向上圖83解析：一箱蘋果整體向下勻速運動，其中央的一個蘋果也一定是做勻速運動，受到的合力為零由于中央的那一個蘋果只受重力與它周圍蘋果對它的作用力，故重力與它周圍蘋果對它作用力的合力為一對平衡力，大小相等、方向相反，受力如圖83，故C正確答案：C3(2019年河北唐山模擬)如圖84所示，用一根長為l的細繩一端固定在O點，另一端懸掛質(zhì)量為m的小圖84球A.為使細繩與豎直方向成30°角且繃緊，小球A處于靜止，對小球施加的最小的力是()A.mg B.mgC.mg D.mg解析：將小球的重力分解如圖85所示，其中一個分力等于施加的力的大小當(dāng)施加的力與OA垂直時最小，F(xiàn)minmgsin30°mg，C正確圖85答案：C4輕質(zhì)彈簧A的兩端分別連在質(zhì)量為m1和m2的小球上，兩球均可視為質(zhì)點另有兩根與A完全相同的輕質(zhì)彈簧B、C的一端分別與兩個小球相連，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牽住，如下圖86所示適當(dāng)調(diào)節(jié)手的高度與用力的方向，保持B彈簧軸線跟豎直方向夾角為37°不變(已知sin37°0.6，cos37°0.8)當(dāng)彈簧C的拉力最小時，B、C兩彈簧的形變量之比為()圖86A11 B35 C43 D54圖87解析：以兩球整體為研究對象，受力分析如圖87所示，由合成法知當(dāng)C彈簧與B彈簧垂直時施加的拉力最小，由幾何關(guān)系知TBTC43，故選C.答案：C5(2019年河北衡水中學(xué)一調(diào))將一光滑輕桿固定在地面上，桿與地面間的夾角為，一光滑輕環(huán)套在桿上一個大小和質(zhì)量都不計的滑輪用輕繩OP懸掛在天花板上，用另一輕繩通過滑輪系在輕環(huán)上，用手拉住輕繩另一端并使OP恰好在豎直方向，如圖88所示現(xiàn)水平向右拉繩，當(dāng)輕環(huán)重新靜止不動時OP繩與天花板之間的夾角為()圖88A90° B.45° C D45°解析：對輕環(huán)Q進行受力分析如圖89(a)所示，則只有繩子的拉力垂直于桿的方向時，繩子的拉力沿桿的方向沒有分力，由幾何關(guān)系可知，PQ繩與豎直方向的夾角為.圖89對滑輪進行受力分析如圖89(b)所示，由于滑輪的質(zhì)量不計，則OP對滑輪的拉力與兩側(cè)繩子上拉力的合力大小相等，方向相反，所以O(shè)P的方向一定在兩側(cè)繩子夾角的角平分線上，由幾何關(guān)系得OP與豎直方向間的夾角45°，則OP與天花板之間的夾角為90°45°，故選D.答案：D圖8106(2019年河南鄭州模擬)如圖810所示，斜面體放置在粗糙的水平地面上，在水平向右的推力F作用下，物體A和斜面體B均保持靜止若減小推力F，物體A仍然靜止在斜面上，則()A物體A所受合力一定減小B斜面對物體A的支持力一定減小C斜面對物體A的摩擦力一定減小D斜面對物體A的摩擦力一定為零圖811解析：物體A始終處于平衡狀態(tài)，所以受到的合力始終等于零，故A錯誤；如圖811所示，對物體A進行受力分析，有F合xFcosfGsin0，F(xiàn)合yFNGcosFsin0，解得FNGcosFsin，當(dāng)F減小時，則支持力減小，故B正確；fGsinFcos，由于摩擦力的方向未知，故當(dāng)f沿斜面向上為正值時，F(xiàn)減小，則f增大，若f為負值即沿斜面向下時，當(dāng)F減小，則f也減小，不一定為零，故C、D錯誤答案：B圖8127半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的豎直擋板MN.在半圓柱體P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q，整個裝置處于平衡狀態(tài)，如圖812所示是這個裝置的截面圖現(xiàn)使MN保持豎直并且緩慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止則在此過程中，下列說法中正確的是()AMN對Q的彈力逐漸減小B地面對P的摩擦力逐漸增大CP、Q間的彈力先減小后增大DQ所受的合力逐漸增大解析：Q的受力情況如圖813甲所示，F(xiàn)1表示P對Q的彈力，F(xiàn)2表示MN對Q的彈力，F(xiàn)2的方向水平向左保持水平，F(xiàn)1的方向順時針旋轉(zhuǎn)，由平行四邊形的邊長變化可知：F1與F2都逐漸增大，A、C錯誤；由于擋板MN緩慢移動，Q處于平衡狀態(tài)，所受合力為0，D錯誤；對P、Q整體受力分析，如圖813乙所示，由平衡條件得，F(xiàn)fF2mgtan，由于不斷增大，故Ff不斷增大，B正確圖813答案：B圖8148(多選)如圖814所示，用一根細線系住重力為G、半徑為R的球，與傾角為的光滑斜劈接觸，處于靜止?fàn)顟B(tài)，球與斜面的接觸面非常小，細線懸點O固定不動，在斜劈從圖示位置緩慢水平向左移動直至繩子與斜面平行的過程中，下列敘述正確的是()A細繩對球的拉力先減小后增大B細繩對球的拉力先增大后減小C細繩對球的拉力一直減小D細繩對球的拉力最小值等于Gsin解析：以小球為研究對象，對其受力分析如圖815所示，因題中“緩慢”移動，故小球處于動態(tài)平衡，由圖知在題設(shè)的過程中，T一直減小，當(dāng)繩子與斜面平行時，T與N垂直，T有最小值，且TminGsin，故C、D正確圖815答案：CD9(多選)如圖816所示，一根不可伸長的輕繩穿過輕滑輪，兩端系在高度相等的A、B兩點，滑輪下掛一物體，不計輕繩和輕滑輪之間的摩擦保持A固定不動，讓B緩慢向右移動，則下列說法正確的是()圖816A隨著B向右緩慢移動，繩子的張力減小B隨著B向右緩慢移動，繩子的張力增大C隨著B向右緩慢移動，滑輪受繩AB的合力變大D隨著B向右緩慢移動，滑輪受繩AB的合力不變解析：動滑輪在不計摩擦的情況下，兩側(cè)繩子拉力大小相等，平衡后，兩側(cè)繩子的拉力關(guān)于豎直方向?qū)ΨQ保持A固定不動，讓B緩慢向右移動，則兩側(cè)繩子的夾角增大，繩上的張力增大，由于物體的重力不變，故繩AB的合力不變故選BD.答案：BD10(2019年甘肅一診)(多選)如圖817所示，斜面體置于粗糙水平面上，斜面光滑小球被輕質(zhì)細線系住放在斜面上，細線另一端跨過光滑定滑輪，用力拉細線使小球沿斜面緩慢向上移動一小段距離，斜面體始終靜止則在移動過程中 ()圖817A細線對小球的拉力變大B斜面對小球的支持力變大C斜面體對水平面的壓力變大D水平面對斜面體的摩擦力變小解析：設(shè)小球和斜面體的質(zhì)量分別為m和M，細線與斜面的夾角為，對小球受力分析，如圖818甲，小球受到重力mg、斜面的支持力N和細線的拉力F，則由平衡條件得，沿斜面方向有mgsinFcos，垂直斜面方向有NFsinmgcos，使小球沿斜面緩慢上移時，增大，由式知F增大，由式知N變小，選項A正確，選項B錯誤；對斜面體受力分析，如圖818乙，受重力Mg、水平面的支持力N和摩擦力f、球的壓力N，如圖818所示，則fNsin，N變小，N變小，則f變小，NMgNcos，N變小，則N變小，由牛頓第三定律得知，斜面體對水平面的壓力也變小，C錯誤，D正確圖818答案：AD11(多選)如圖819所示，水平地面上傾角為的斜面上，有一斜劈A，A的水平上表面有一斜劈B，B的斜面上有一物塊C，A、B、C一起沿斜面勻速下滑，已知A、B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g.下列說法正確的是()圖819AA、B間摩擦力為零BC對B壓力大小為mgCA受斜面摩擦力大小為mgsinD斜面受到A的摩擦力和地面的摩擦力的合力大小為3mgsin解析：對B、C整體受力分析，受重力、支持力，根據(jù)平衡知，A、B間摩擦力為零，故A正確對C分析，在垂直斜面方向上平衡，有：FNmgcos，可知C對B的壓力大小為mgcos，故B錯誤對A、B、C整體分析，整體受重力、支持力和摩擦力，根據(jù)平衡得，斜面對A的摩擦力f3mgsin，故C錯誤斜面不受地面的摩擦力，所以斜面受的摩擦力和地面的摩擦力合力大小為3mgsin，故D正確答案：AD圖82012(2019年株洲模擬)(多選)物體C置于水平地面上，A、B由輕繩通過固定在C上的光滑定滑輪相連，C的上表面水平，連接B的輕繩水平，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖820所示下列說法正確的是()AB與C之間的接觸面一定是粗糙的BB與C之間的接觸面可以是光滑的CC與地面之間的接觸面一定是粗糙的DC與地面之間的接觸面可以是光滑的解析：先對物體A受力分析，A受重力和拉力，由于B保持靜止?fàn)顟B(tài)，故拉力等于重力；再對B受力分析，受重力、支持力、向左的拉力和向右的靜摩擦力，故B與C間一定有摩擦力，接觸面一定粗糙，故A正確，B錯誤；對整體受力分析，受重力和支持力，不受摩擦力，即C與地面間沒有摩擦力，故C與地面之間的接觸面可能是光滑的，也可能是粗糙的，故C錯誤，D正確答案：AD二、非選擇題圖82113如圖821所示，質(zhì)量為m1的物體甲通過三段輕繩懸掛，三段輕繩的結(jié)點為O，輕繩OB水平且B端與站在水平面上質(zhì)量為m2的人相連，輕繩OA與豎直方向的夾角37°，物體甲及人均處于靜止?fàn)顟B(tài)(已知sin37°0.6，cos37°0.8，取g10 m/s2.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(1)輕繩OA、OB受到的拉力分別是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的質(zhì)量m260 kg，人與水平面之間的動摩擦因數(shù)0.3，欲使人在水平面上不滑動，則物體甲的質(zhì)量最大不能超過多少？圖822解析：(1)以結(jié)點O為研究對象進行受力分析，如圖822所示，由平衡條件，有FOBFOAsinFOAcosm1g聯(lián)立解得FOAm1g，F(xiàn)OBm1gtanm1g，故輕繩OA、OB受到的拉力分別為m1g、m1g.(2)對人受力分析，如圖823所示，人在水平方向受到OB繩的拉力FOB和水平向左的靜摩擦力作用，圖823由平衡條件得fFOB又FOBFOB所以fFOBm1g.(3)當(dāng)人剛要滑動時，甲的質(zhì)量達到最大，此時人受到的靜摩擦力達到最大值，有fmm2g由平衡條件得FOBmfm又FOBmFOBmm1mgtan m1mg聯(lián)立解得m1m24 kg即物體甲的質(zhì)量最大不能超過24 kg.答案：(1)m1gm1g(2)m1g，方向水平向左(3)24 kg14質(zhì)量為M的木楔傾角為，在水平面上保持靜止，當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時，它正好勻速下滑如果用與木楔斜面成角的力F拉著木塊勻速上升，如圖824所示(已知木楔在整個過程中始終靜止)(1)當(dāng)時，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求此時木楔對水平面的摩擦力是多少？圖824解析：木塊在木楔斜面上勻速向下運動時，有mgsinmgcos，即tan.(1)因其在力F作用下沿斜面向上勻速運動，則有：FcosmgsinfFsinNmgcosfN由得F則當(dāng)時，F(xiàn)有最小值，即Fminmgsin2.(2)因為木塊及木楔均處于平衡狀態(tài)，整體受到地面摩擦力等于F的水平分力，即fmFcos()當(dāng)F取最小值mgsin2時，fmFmincos2mgsin2·cos2mgsin4.答案：(1)mgsin2(2)mgsin4910