高考物理一輪復習 第二章 微專題10 受力分析和共點力的平衡

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受力分析和共點力的平衡 1．考點及要求：(1)力的合成和分解(Ⅱ)；(2)共點力的平衡(Ⅱ).2.方法與技巧：(1)整體法和隔離法；(2)靜態(tài)平衡問題常用效果分解法和正交分解法；(3)動態(tài)平衡問題常用解析法和圖解法． 1. (單個物體的受力分析)(多選)如圖1所示，在水平力F作用下，木塊A、B保持靜止．若木塊A與B接觸面是水平的，且F≠0.則關于木塊B的受力個數(shù)可能是(　　) 圖1 A．3個 B．4個 C．5個 D．6個 2．(整體法和隔離法分析兩個或多個物體受力)如圖2所示，水平桌面上疊放著A、B兩物體，B物體受力F作用，A、B一起相對地面向右做勻減速直線運動，則B物體的受力個數(shù)為(　　) 圖2 A．4個 B．5個 C．6個 D．7個 3．(整體法和隔離法分析兩個或多個物體受力)(多選)如圖3所示，在恒力F作用下，a、b兩物體一起沿粗糙豎直墻面勻速向上運動，則關于它們受力情況的說法正確的是(　　) 圖3 A．a(chǎn)一定受到4個力 B．b可能受到4個力 C．a(chǎn)與墻壁之間一定有彈力和摩擦力 D．a(chǎn)與b之間一定有摩擦力 4．(平衡條件的應用)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(zhì)量為m的木塊，用一根平行于斜面的細線連接一個輕環(huán)，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4所示，則桿對環(huán)的摩擦力大小為(　　) 圖4 A．mgsin θ B．mgcos θ C．mgtan θ D．mgsin θcos θ 5．(用平衡條件分析動態(tài)平衡問題)如圖5所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別為M、，它們用細繩相連，跨過光滑的定滑輪，A置于傾角θ＝30的斜面上，B懸于斜面之外而處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)在緩慢增加A物體的重量，整個系統(tǒng)始終保持靜止，則在這個過程中(　　) 圖5 A．繩子拉力逐漸減小 B．A所受的摩擦力逐漸增大 C．A對斜面的壓力逐漸減小 D．A所受的合力逐漸增大 6．(用圖解法分析動態(tài)平衡問題)如圖6所示，頂端附有光滑定滑輪的斜面體靜止在粗糙水平面上，三條細繩結(jié)于O點，一條繩跨過定滑輪平行于斜面連接物塊P，一條繩連接小球Q，P、Q兩物體處于靜止狀態(tài)，另一條繩OA在外力F的作用下使夾角θ<90，現(xiàn)緩慢改變繩OA的方向至θ>90，且保持結(jié)點O位置不變，整個裝置始終處于靜止狀態(tài)．下列說法正確的是(　　) 圖6 A．繩OA的拉力一直增大 B．斜面體對物塊P的摩擦力的大小可能先減小后增大 C．地面對斜面體有向右的摩擦力 D．地面對斜面體的支持力大于物塊P和斜面體的重力之和 7．如圖7所示，用等長的兩根輕質(zhì)細線把兩個質(zhì)量相等的小球懸掛．現(xiàn)對小球b施加一個水平向左的恒力F，同時對小球a施加一個水平向右的恒力3F，最后達到穩(wěn)定狀態(tài)，表示平衡狀態(tài)的圖可能是下列圖中的(　　) 圖7 8．如圖8所示，A、B、C三物塊疊放并處于靜止狀態(tài)，水平地面光滑，其他接觸面粗糙，以下受力分析正確的是(　　) 圖8 A．A與墻面間存在壓力 B．A與墻面間存在靜摩擦力 C．A物塊共受3個力作用 D．B物塊共受5個力作用 9．如圖9所示，一個人站在水平地面上的長木板上用力F向右推箱子，木板、人、箱子均處于靜止狀態(tài)，三者的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，則(　　) 圖9 A．箱子受到的摩擦力方向向右 B．地面對木板的摩擦力方向向左 C．木板對地面的壓力大小為3mg D．若人用斜向下的力推箱子，則木板對地面的壓力會大于3mg 10．如圖10所示，一根輕質(zhì)細繩跨過定滑輪連接兩個小球A、B，它們都穿在一根光滑的豎直桿上，不計細繩與滑輪之間的摩擦，當兩球平衡時OA繩與水平方向的夾角為60，OB繩與水平方向的夾角為30，則球A、B的質(zhì)量之比和桿對A、B的彈力之比分別為(　　) 圖10 A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 11. 如圖11所示，不計重力的輕桿OP能以O點為圓心在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，P端用輕繩PB掛一重物，用一根輕繩通過滑輪系住P端．在力F的作用下，當桿OP和豎直方向的夾角α(0<α<π)緩慢增大時，力F的大小應(　　) 圖11 A．恒定不變 B．逐漸增大 C．逐漸減小 D．先增大后減小 12．(多選)如圖12所示，一輛小車靜止在水平地面上，車內(nèi)固定著一個傾角為60的光滑斜面OA，光滑擋板OB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．現(xiàn)將一重力為G的圓球放在斜面與擋板之間，擋板與水平面的夾角θ＝60.下列說法正確的是(　　) 圖12 A．若保持擋板不動，則球?qū)π泵娴膲毫Υ笮镚 B．若擋板從圖示位置沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動60，則球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大 C．若擋板從圖示位置沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動60，則球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小 D．若保持擋板不動，使小車水平向右做勻加速直線運動，則球?qū)醢宓膲毫赡転榱? 13．如圖13所示，傾角為θ的斜面體C置于水平地面上，一條細線一端與斜面上的物體B相連，另一端繞過質(zhì)量不計的定滑輪與物體A相連，定滑輪用另一條細線懸掛在天花板上的O點，細線與豎直方向成α角，A、B、C始終處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是(　　) 圖13 A．若僅增大A的質(zhì)量，B對C的摩擦力一定減小 B．若僅增大A的質(zhì)量，地面對C的摩擦力一定增大 C．若僅增大B的質(zhì)量，懸掛定滑輪的細線的拉力可能等于A的重力 D．若僅將C向左緩慢移動一點，α角將增大 答案解析 1．BC　[對木塊B受力分析，木塊B受重力，斜面的支持力，A對B的壓力，A對B的摩擦力，還可能受斜面的摩擦力，所以B受4個力或者5個力，選項B、C正確．] 2．C　[先用隔離法，選取A為研究對象，A必受到B對其施加的水平向左的摩擦力，所以A對B施加了水平向右的摩擦力；再運用整體法，選取A和B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)做勻減速運動，合力方向向左，即地面對系統(tǒng)或B物體施加了水平向左的摩擦力；最后再選取B為研究對象，其共受到6個力的作用：豎直向下的重力，A對其豎直向下的壓力和水平向右的摩擦力，地面對其豎直向上的支持力和水平向左的摩擦力以及水平拉力F.選項C正確．] 3．AD　[將a、b看成整體，其受力圖如圖(甲)所示，a與墻壁之間沒有彈力和摩擦力作用；對物體b進行受力分析，如圖(乙)所示，b受到3個力作用，所以a受到4個力作用．分別是重力Ga、恒力F、b對a的壓力N′和b對a的靜摩擦力f′，故選項A、D正確，選項B、C錯誤．] 4．D 5．B　[整個系統(tǒng)保持靜止，故A所受合力始終為零，D項錯；對B受力分析可知，繩子拉力F＝，A項錯；對A受力分析可知，斜面對物體A的支持力N＝Mgcos θ，由牛頓第三定律可知，A對斜面的壓力隨A質(zhì)量M的增大而增大，C項錯；在沿斜面方向上，Mgsin θ＝F＋f，f＝Mgsin θ－，隨A的質(zhì)量M的增大，f不斷增大，B項正確．] 6．BD　[緩慢改變繩OA的方向至θ>90的過程，OA拉力的方向變化如圖從1位置到2位置到3位置所示，可見OA的拉力先減小后增大，OP繩的拉力一直增大，選項A錯誤；若開始時P受繩子的拉力比較小，則斜面對P的摩擦力沿斜面向上，OP繩拉力一直增大，則摩擦力可能先減小后反向增大，選項B正確；以斜面和P、Q整體為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件，斜面受地面的摩擦力與F沿水平方向的分力等大反向，故摩擦力方向向左，選項C錯誤；以斜面體和P、Q整體為研究對象受力分析，根據(jù)豎直方向受力平衡：N＋Fcos α＝M斜g＋MPg＋MQg，式中α為F與豎直方向的夾角，由圖分析可知Fcos α的最大值即為MQg(當F豎直向上時)，故Fcos αM斜g＋MPg，選項D正確．] 7．D　[對兩個球整體受力分析，水平方向受向左的F和向右的3F，故上面繩子一定向右偏；設上面繩子與豎直方向夾角為α，則：Tsin α＝2F Tcos α＝2mg 設下面繩子與豎直方向夾角為β，則：T′sin β＝F T′cos β＝mg 聯(lián)立可得：α＝β 故選D.] 8．C　[以三個物塊組成的整體為研究對象，水平方向上：地面光滑，對C沒有摩擦力，根據(jù)平衡條件得知，墻對A沒有壓力，因而也沒有摩擦力．故A、B錯誤．對A：受到重力、B的支持力和摩擦力三個力作用．故C正確．先對A、B整體研究：水平方向上，墻對A沒有壓力，則由平衡條件分析可知，C對B沒有摩擦力．再對B分析，受到重力、A的壓力和摩擦力、C的支持力，共四個力作用．故D錯誤．] 9．C　[人用力F向右推箱子，對箱子受力分析，受推力、重力、支持力、靜摩擦力，根據(jù)平衡條件，箱子受到的摩擦力方向向左，與推力平衡，故A錯誤；對三個物體的整體受力分析，受重力和支持力，不受靜摩擦力，否則不平衡，故地面對木板沒有靜摩擦力，故B錯誤；對三個物體的整體受力分析，受重力和支持力，根據(jù)平衡條件，支持力等于重力，根據(jù)牛頓第三定律，支持力等于壓力，故壓力等于重力，為3mg，故C正確；若人用斜向下的力推箱子，對三個物體的整體受力分析，受重力和支持力，故壓力依然等于3mg，故D錯誤．] 10．A　[ 分別對A、B兩球受力分析，運用合成法，如圖： 由幾何知識得：Tsin 2θ＝mAg Tsin θ＝mBg 故mA∶mB＝sin 2θ∶sin θ＝ 2cos θ∶1＝∶1 桿的彈力N＝ 則：＝＝] 11．B　[對點P受力分析，設桿的彈力為N，繩子的拉力為F′，如圖所示． 根據(jù)平衡條件得，F(xiàn)′＝F，N與F′的合力與重力大小相等，方向相反． 由三角形相似法得：＝.當α緩慢增大時，PQ增大，而G、OQ不變，故F′逐漸增大．] 12．AD　[由題意知，若保持擋板不動，球受到重力、斜面與擋板對球的彈力，三力之間的夾角為120，可知三力大小相等，由牛頓第三定律知球?qū)π泵娴膲毫Υ笮∫矠镚，則選項A正確；若擋板從圖示位置順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動60，由動態(tài)分析圖(圖略)可知球?qū)π泵娴膲毫χ饾u減小，球?qū)醢宓膲毫ο戎饾u減小后逐漸增大，則選項B、C錯誤；若保持擋板不動，使小車水平向右做勻加速直線運動，由牛頓第二定律知，球受到合力方向向右，斜面對球的彈力將增大，而球?qū)醢宓膲毫赡軠p少到零，則選項D正確．] 13．B　[隔離物體B進行受力分析，因不確定mAg和mBgsin θ的大小關系，故斜面體C對物體B的靜摩擦力大小和方向無法確定，選項A錯誤；對物體B和斜面體C整體進行受力分析，增大mAg，導致細線的拉力變大，其水平向左的分力變大，根據(jù)平衡條件，地面對斜面體C水平向右的靜摩擦力也必將變大，選項B正確；當懸掛定滑輪的細線的拉力等于mAg時，兩細線間的夾角為120，由題設條件可知，連接物體A和物體B間的細線間夾角不會達到120，選項C錯誤；當斜面C向左移動時，滑輪也將向左移動，導致α角變小，選項D錯誤．]