（新課標）2020版高考物理一輪復習 第二章 微專題2 受力分析 共點力的平衡夯基提能作業(yè)本.docx

微專題2受力分析共點力的平衡A組基礎(chǔ)過關(guān) 1.風洞是進行空氣動力學實驗的一種重要設(shè)備。一次檢驗飛機性能的風洞實驗示意圖如圖所示,AB代表飛機模型的截面,OL是拉住飛機模型的輕繩。已知飛機模型重為G,當飛機模型靜止在空中時,繩恰好水平,此時飛機模型截面與水平面的夾角為,則作用于飛機模型上的風力大小為()A.GcosB.G cos C.GsinD.G sin 答案A作用于飛機模型上的風力F垂直于AB向上,風力F的豎直分力等于飛機模型的重力,即F cos =G,解得F=Gcos,A正確。2.(2018天津渤海月考)如圖所示,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()A.沿斜面向上B.沿斜面向下C.豎直向上D.垂直斜面向上答案C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它周圍蘋果對它作用力的合力與重力的作用,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,故C正確。3.(2019河北衡水調(diào)研)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(shù)相同,先后用水平力F1和F2拉著A、B一起勻速運動,兩次細線上的力分別為FT1、FT2,則()A.F1>F2FT1<FT2B.F1=F2FT1<FT2C.F1<F2FT1=FT2D.F1<F2FT1>FT2答案B對整體受力分析可知,整體受重力、拉力、支持力及摩擦力。因整體對地面的壓力相同,故摩擦力相同,因此水平拉力相等,即F1=F2。再對A受力分析可知,A受重力、支持力、繩子的拉力及與地面間的摩擦力而處于平衡狀態(tài)。對第一種情況有FT1 sin =(mg-FT1 cos ),解得FT1=mgsin+cos;對第二種情況有FT2 sin =(mg+FT2 cos ),解得FT2=mgsin-cos,故FT1<FT2。選B。4.(2017河北衡水中學模擬)如圖,小球C置于內(nèi)側(cè)面光滑的半球形凹槽B內(nèi),B放在長木板A上,整個裝置處于靜止狀態(tài)。在緩慢減小木板的傾角的過程中,下列說法正確的是()A.A受到的壓力逐漸減小B.A受到的摩擦力逐漸減小C.C對B的壓力逐漸變大D.C受到三個力的作用答案B緩慢減小,則A、B、C始終處于平衡狀態(tài)。把B、C看成一個整體,設(shè)質(zhì)量為M,則Mg sin =fAB,Mg cos =NAB,由牛頓第三定律得fBA=fAB=Mg sin ,NBA=NAB=Mg cos ,減小,sin 變小, cos 變大,所以fBA變小,NBA變大,A項錯誤,B項正確;對C進行受力分析可知,受重力、支持力兩個力的作用,大小相等,所以支持力不變,C對B的壓力不變,C、D項錯誤。5.(多選)(2017天津理綜,8,6分)如圖所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點,懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止狀態(tài)。如果只人為改變一個條件,當衣架靜止時,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,則衣架懸掛點右移答案AB衣架掛鉤為“活結(jié)”模型,作出受力示意圖如圖所示,oa、ob為一根繩,兩端拉力相等,設(shè)繩aob長為L,M、N間的水平距離為d,bo延長線交M于a,由幾何知識知ao=ao,sin =dL,由平衡條件有2F cos =mg,則F=mg2cos,當b上移到b時,d、L不變,不變,故F不變,選項A正確,C錯誤。將桿N向右移一些,L不變,d變大,變大, cos 變小,則F變大,選項B正確。只改變m,其他條件不變,則sin 不變,不變,衣架懸掛點不變,選項D錯誤。6.如圖所示,一只半徑為R的半球形碗倒扣在水平桌面上,處于靜止狀態(tài)。一質(zhì)量為m的螞蟻(未畫出)在離桌面高度為45R時恰能停在碗上,則螞蟻受到的最大靜摩擦力大小為()A.0.6mgB.0.8mgC.0.4mgD.0.75mg答案A螞蟻受重力、支持力和最大靜摩擦力,根據(jù)平衡條件有Fm=mg sin ,而cos =45RR=0.8,所以Fm=mg sin =0.6mg,故A正確。7.(多選)(2016課標,19,6分)如圖,一光滑的輕滑輪用細繩OO懸掛于O點;另一細繩跨過滑輪,其一端懸掛物塊a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊b。外力F向右上方拉b,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若F方向不變,大小在一定范圍內(nèi)變化,物塊b仍始終保持靜止,則()A.繩OO的張力也在一定范圍內(nèi)變化B.物塊b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化答案BD因為物塊b始終保持靜止,所以繩OO的張力不變,連接a和b的繩的張力也不變,選項A、C錯誤;拉力F大小變化,F的水平分量和豎直分量都發(fā)生變化,由共點力的平衡條件知,物塊b受到的支持力和摩擦力在一定范圍內(nèi)變化,選項B、D正確。8.(多選)(2019湖南株洲二中月考)如圖所示,A球被固定在豎直支架上,A球正上方的O點懸有一輕繩拉住B球,兩球之間連有輕彈簧,平衡時繩長為L,張力為T1,彈簧彈力為F1。若將彈簧換成原長相同的勁度系數(shù)更小的輕彈簧,再次平衡時繩中的拉力為T2,彈簧彈力為F2,則()A.T1>T2B.T1=T2C.F1<F2D.F1>F2答案BD以B球為研究對象,B球受到重力G、彈簧的彈力F和繩子的拉力T,受力示意圖如圖所示。B球平衡時,F與T的合力與重力G大小相等、方向相反,即G=G;根據(jù)三角形相似得GOA=TOB=FAB。換成原長相同而勁度系數(shù)更小的彈簧,彈簧的形變量增大,AB減小,OB不變,則T不變,F減小,B、D項正確。9.質(zhì)量為M的木楔傾角為(<45),在水平面上保持靜止,當將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時,它正好勻速下滑。當用與木楔斜面成角的力F拉木塊時,木塊勻速上升,如圖所示(已知木楔在整個過程中始終靜止)。(1)當為何值時,拉力F有最小值,求此最小值;(2)求在(1)的情況下木楔對水平面的摩擦力的大小。答案見解析解析木塊在木楔斜面上勻速向下運動時,有mg sin =mg cos ,即=tan (1)木塊在力F的作用下沿斜面向上勻速運動,有F cos =mg sin +Ff,F sin +FN=mg cos ,Ff=FN解得F=2mgsincos+sin=2mgsincoscoscos+sinsin=mgsin2cos(-)當=時,F有最小值,則Fmin=mg sin 2。(2)因為木塊及木楔均處于平衡狀態(tài),整體受到地面的摩擦力等于F的水平分力,即Ff=F cos (+)當F取最小值mg sin 2時,Ff=Fmin cos 2=mg sin 2 cos 2=12mg sin 410.(2019安徽銅陵期末)如圖所示,質(zhì)量M=23 kg的木塊A套在水平桿上,并用輕繩將木塊A與質(zhì)量m=3 kg的小球B相連。今用與水平方向成=30角的力F=103 N拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中木塊、小球的相對位置保持不變,取g=10 m/s2。求:(1)運動過程中輕繩與水平方向的夾角;(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)。答案(1)30(2)35解析(1)設(shè)輕繩對B的拉力為FT,小球受力如圖甲所示。由平衡條件可得F cos 30-FT cos =0F sin 30+FT sin -mg=0代入數(shù)據(jù)得103Ncos 30=FT cos 103 Nsin 30+FT sin =103 N由兩式聯(lián)立解得FT=103 N,=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。由平衡條件可得F cos 30-Ff=0FN+F sin 30-(M+m)g=0又Ff=FN解得=35B組能力提升 11.(多選)2018年5月30日晚,在廣西來賓市區(qū)桂中水城,一只狗下河喝水時因為安裝在水下的彩燈電線漏電而被電死。當?shù)赜嘘P(guān)部門立即排查水下線路,消除安全隱患。漏電是常見的現(xiàn)象,如圖所示,豎直絕緣墻壁上的Q處有一固定的質(zhì)點A,Q正上方P點處用細線(長度為l)懸掛著另一質(zhì)點B,A、B兩質(zhì)點因為帶相同電荷而相互排斥,致使細線與豎直方向成角,由于漏電,A、B兩質(zhì)點的帶電荷量逐漸減小。在電荷漏完之前有關(guān)細線對懸點P的拉力T和質(zhì)點A、B之間庫侖力F的大小,說法正確的是()A.T保持不變B.F先變大后變小C.F逐漸減小D.T逐漸增大答案AC以質(zhì)點B為研究對象,質(zhì)點受到重力G、質(zhì)點A的庫侖力F和線的拉力T三個力作用,如圖所示。作出F、T的合力F,則由平衡條件得F=G。設(shè)A、B間距離為x,根據(jù)三角形相似得GPQ=Tl=Fx,得T=lPQG,F=xPQG,在A、B兩質(zhì)點帶電荷量逐漸減少的過程中,l、PQ、G均不變,則線的拉力T不變;因電荷量的減少,質(zhì)點A、B相互靠近,x減小。庫侖力F減小,故A、C正確,B、D錯誤。12.如圖所示,質(zhì)量為m的球放在傾角為的光滑斜面上,在斜面上有一光滑且不計厚度的木板擋住球,使之處于靜止狀態(tài)。今使擋板與斜面的夾角緩慢增大,在此過程中,斜面對球的支持力N1和擋板對球的壓力N2的變化情況為()A.N1、N2都是先減小后增大B.N1一直減小,N2先增加后減小C.N1先減小后增加,N2一直減小D.N1一直減小,N2先減小后增加答案D解法一圖解法對球受力分析,如圖甲所示。球始終處于平衡狀態(tài),故三個力的合力始終為零,三力構(gòu)成矢量平行四邊形。擋板逆時針轉(zhuǎn)動時,N2方向也逆時針轉(zhuǎn)動,作出圖甲所示的動態(tài)矢量平行四邊形。由圖甲可知,N1隨的增大一直減小,N2先減小后增大。解法二正弦定理法對球受力分析,如圖乙所示。球受重力mg、斜面支持力N1、擋板壓力N2。由正弦定理得mgsin=N1sin(180-)=N2sin解得N1=sin(+)sinmg,N2=sinsinmg故隨著的增大,N1一直減小,N2先減小后增大,=90時,N2達到最小值,為mg sin 。13.將一傾角為、質(zhì)量為M的光滑斜面體放在光滑的水平地面上,一質(zhì)量為m的球固定在輕桿的一端,輕桿的另一端用鉸鏈固定在豎直的墻壁上,可繞鉸鏈無摩擦轉(zhuǎn)動,同時將小球放置在斜面上,此時桿與豎直方向的夾角為,開始<并且兩者之和小于90。今用一水平向左的外力F作用在斜面體上,如圖所示,同時將小球釋放,為了讓光滑的斜面體向右保持勻速直線運動,則下列有關(guān)外力F以及小球?qū)p桿的作用力T的變化的說法正確的是()A.F保持不變,T逐漸減小B.F逐漸增大,T先減小后增大C.F先減小后增大,T先增大后減小D.F逐漸減小,T逐漸減小答案B對小球進行受力分析可知,其受到重力mg、斜面的支持力N和桿的支持力T,如圖甲。根據(jù)共點力的平衡條件,有Nsin=Tsin=mgsin(+),解得N=sinsin(+)mg,T=sinsin(+)mg;如圖乙,對斜面體進行受力分析可知,其受到推力F、重力Mg、地面的支持力FN和小球的壓力N(N=N)。根據(jù)共點力的平衡條件,有N sin =F,解得F=N sin =sinsinsin(+)mg。故隨著的增大,T先減小后增大,F逐漸增大。