2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 課后分級(jí)演練6 受力分析 共點(diǎn)力的平衡.doc

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課后分級(jí)演練(六) 受力分析 共點(diǎn)力的平衡 【A級(jí)——基礎(chǔ)練】 1.如圖所示，在傾斜的滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)通過(guò)輕繩拉著一個(gè)質(zhì)量為M的物體，在圓環(huán)沿滑桿向下滑動(dòng)的過(guò)程中，懸掛物體的輕繩始終處于豎直方向．則(　　) A．環(huán)只受三個(gè)力作用 B．環(huán)一定受四個(gè)力作用 C．物體做勻加速運(yùn)動(dòng) D．懸繩對(duì)物體的拉力小于物體的重力 解析：B　分析物體M可知，其受兩個(gè)力作用，重力和輕繩拉力，因?yàn)閼覓煳矬w的輕繩始終處于豎直方向，故二力平衡，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤；再對(duì)環(huán)進(jìn)行受力分析可知，環(huán)受重力、輕繩拉力、滑桿支持力和摩擦力，A錯(cuò)誤，B正確． 2.孔明燈相傳是由三國(guó)時(shí)的諸葛孔明發(fā)明的．如圖所示，有一盞質(zhì)量為m的孔明燈升空后向著東北偏上方向沿直線勻速上升，則此時(shí)孔明燈所受空氣的作用力的大小和方向是(　　) A．0　　 B．mg，豎直向上 C．mg，東北偏上方向 D.mg，東北偏上方向 解析：B　本題考查物體的平衡，考查考生對(duì)平衡狀態(tài)的理解．孔明燈做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受重力和空氣的作用力而平衡，空氣的作用力與重力等大反向，選項(xiàng)B正確． 3.目前，我市每個(gè)社區(qū)均已配備了公共體育健身器材．圖示器材為一秋千，用兩根等長(zhǎng)輕繩將一座椅懸掛在豎直支架上等高的兩點(diǎn)．由于長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜，如圖中虛線所示，但兩懸掛點(diǎn)仍等高．座椅靜止時(shí)用F表示所受合力的大小，F(xiàn)1表示單根輕繩對(duì)座椅拉力的大小，與傾斜前相比 (　　) A．F不變，F(xiàn)1變小 B．F不變，F(xiàn)1變大 C．F變小，F(xiàn)1變小 D．F變大，F(xiàn)1變大 解析：A　由平衡條件可知兩繩拉力的合力大小等于座椅的重力，所以F不變，兩根支架向內(nèi)發(fā)生了稍小傾斜，兩繩夾角變小，所以兩繩拉力變小，即F1變小．A正確． 4.如圖所示，放置在斜劈上的物塊受到平行于斜面向上的力F的作用，整個(gè)裝置保持靜止．現(xiàn)在使力F增大，但整個(gè)裝置仍保持靜止，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．物塊對(duì)斜劈的壓力可能增大 B．物塊受到的合外力可能增大 C．地面對(duì)斜劈的摩擦力可能減小 D．斜劈對(duì)物塊的摩擦力可能減小 解析：D　由于F平行于斜劈，現(xiàn)在使力F增大，物塊對(duì)斜劈的壓力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于整個(gè)裝置處于靜止，物塊受到的合外力不變，仍為0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；把物塊和斜劈看成整體，現(xiàn)在使力F增大，地面對(duì)斜劈的摩擦力增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)F很小時(shí)，斜劈對(duì)物塊的摩擦力沿斜劈向上，增大F，斜劈對(duì)物塊的摩擦力可能減小，選項(xiàng)D正確． 5．(2017河北石家莊二中模擬)如圖所示，彈簧秤、繩和滑輪的重力不計(jì)，摩擦力不計(jì)，物體重量都是G.在甲、乙、丙三種情況下，彈簧的讀數(shù)分別是F1、F2、F3，則(　　) 甲　　　　　乙　　　　　　丙 A．F3>F1＝F2 B．F3＝F1>F2 C．F1＝F2＝F3 D．F1>F2＝F3 解析：B　題甲圖：物體靜止，彈簧的拉力F1＝G.題乙圖：以物體為研究對(duì)象，作出受力圖如圖甲．由平衡條件得F2＝Gsin 60＝mg.題丙圖：以動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，受力如圖乙．由幾何知識(shí)得F3＝mg.故F3＝F1>F2，B正確． 甲　　　　乙 6.(2017山東淄博模擬)如圖所示，質(zhì)量為M的斜面體A放在粗糙水平面上，用輕繩拴住質(zhì)量為m的小球B置于斜面上，輕繩與斜面平行且另一端固定在豎直墻面上，不計(jì)小球與斜面間的摩擦，斜面體與墻不接觸，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．則(　　) A．水平面對(duì)斜面體沒(méi)有摩擦力作用 B．水平面對(duì)斜面體有向左的摩擦力作用 C．斜面體對(duì)水平面的壓力等于(M＋m)g D．斜面體對(duì)水平面的壓力小于(M＋m)g 解析：D　將斜面體A和小球B作為一個(gè)整體，由于受輕繩斜向上的拉力，因此地面對(duì)A有向右的摩擦力，A、B錯(cuò)誤；同時(shí)斜面體對(duì)地面的壓力小于(M＋m)g，D正確，C錯(cuò)誤． 7.輕桿的一端安裝有一個(gè)小滑輪P，用手握住桿的另一端支持著懸掛重物的繩子，如圖所示，現(xiàn)保持滑輪的位置不變，使桿向下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度到虛線位置，則下列關(guān)于桿對(duì)滑輪P的作用力的判斷正確的是(　　) A．變大 B．不變 C．變小 D．無(wú)法確定 解析：B　由于滑輪位置不變，細(xì)繩中的拉力不變，滑輪兩側(cè)細(xì)繩的夾角不變，由平衡條件可知，桿對(duì)滑輪P的作用力不變，選項(xiàng)B正確． 8．質(zhì)量為10 kg的物體置于水平地面上，它與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2.從t＝0開(kāi)始，物體以一定的初速度向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到一個(gè)水平向左的恒力F＝10 N的作用．則反映物體受到的摩擦力Ff隨時(shí)間t變化的圖象是下列圖示中的(取水平向右為正方向，g取10 m/s2)(　　) 解析：B　剛開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)，物體做減速運(yùn)動(dòng)，物體受到滑動(dòng)摩擦力的作用Ff＝－μmg＝－20 N；速度減為零后，因?yàn)樗嚼π∮谖矬w與地面間的最大靜摩擦力，所以物體靜止，此時(shí)物體受到的摩擦力是靜摩擦力，根據(jù)物體的平衡條件可知，F(xiàn)f＝10 N．綜上分析，選項(xiàng)B正確． 9.(多選)如圖所示，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)圓柱體a、b靠在一起，表面光滑，重力為G，其中b的下半部剛好固定在水平面MN的下方，上邊露出另一半，a靜止在平面上．現(xiàn)過(guò)a的軸心施以水平作用力F，可緩慢地將a拉離平面一直滑到b的頂端，對(duì)該過(guò)程分析，則應(yīng)有(　　) A．拉力F先增大后減小，最大值是G B．開(kāi)始時(shí)拉力F最大為G，以后逐漸減小為0 C．a(chǎn)、b間的壓力開(kāi)始最大為2G，以后逐漸減小到G D．a(chǎn)、b間的壓力由0逐漸增大，最大為G 解析：BC　要把a(bǔ)拉離平面，在開(kāi)始時(shí)，平面MN對(duì)a球的支持力應(yīng)為0，因此a球受力分析如圖甲所示，則sin θ＝＝，所以θ＝30，拉力F＝＝G.當(dāng)球a逐漸上升時(shí)，用圖解法分析F的變化如圖乙所示，在球a上升時(shí)，拉力F逐漸減小至0，在開(kāi)始時(shí)，a、b間的壓力FN＝＝2G，以后逐漸減小至G，因此正確選項(xiàng)為B、C. 甲　　　　　　　乙 10.如圖所示，光滑金屬球的重力G＝40 N．它的左側(cè)緊靠豎直的墻壁，右側(cè)置于傾角θ＝37的斜面體上，已知斜面體處于水平地面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8.求： (1)墻壁對(duì)金屬球的彈力大??； (2)水平地面對(duì)斜面體的摩擦力的大小和方向． 解析：(1)金屬球靜止，則它受到三個(gè)力的作用而平衡(如圖所示)．由平衡條件可得墻壁對(duì)金屬球的彈力為 FN1＝Gtan 37＝40 N＝30 N. (2)斜面體對(duì)金屬球的彈力為FN2＝＝50 N，由斜面體平衡可知地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Ff＝FN2sin 37＝30 N，摩擦力的方向水平向左． 答案：(1)30 N　(2)30 N　方向水平向左 【B級(jí)——提升練】 11.(2017廣東汕頭二模)重力都為G的兩個(gè)小球A和B用三段輕繩如圖連接后懸掛在O點(diǎn)上，O、B間的繩子長(zhǎng)度是A、B間的繩子長(zhǎng)度的2倍，將一個(gè)拉力F作用到小球B上，使三段輕繩都伸直且O、A間和A、B間的兩段繩子分別處于豎直和水平方向上，則拉力F的最小值為(　　) A.G B.G C．G D.G 解析：A　對(duì)A球受力分析可知，因O、A間繩豎直，則A、B間繩上的拉力為0.對(duì)B球受力分析如圖所示，則可知當(dāng)F與O、B間繩垂直時(shí)F最小，F(xiàn)min＝Gsin θ，其中sin θ＝＝，則Fmin＝G，故A項(xiàng)正確． 12.如圖所示，質(zhì)量不等的盒子A和物體B用細(xì)繩相連，跨過(guò)光滑的定滑輪，A置于傾角為θ的斜面上，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tan θ，B懸于斜面之外而處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)向A中緩慢加入砂子，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．繩子拉力逐漸減小 B．A對(duì)斜面的壓力逐漸增大 C．A所受的摩擦力一定逐漸增大 D．A可能沿斜面下滑 解析：B　本題考查共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，意在考查考生的受力分析能力以及應(yīng)用平衡條件解決問(wèn)題的能力．當(dāng)mAgsin θ＞mBg時(shí)，對(duì)A受力分析，由平衡條件有mAgsin θ＝Ff＋mBg，隨mA的增大，摩擦力不斷增大；當(dāng)mAgsin θ＜mBg時(shí)，由平衡條件有mAgsin θ＋Ff＝mBg，隨mA的增大，摩擦力不斷減小，C錯(cuò)誤；在垂直斜面方向上，始終有FN＝mAgcos θ，因此隨著砂子的不斷加入，A對(duì)斜面的壓力不斷增大，B正確；由μ＝tan θ可知，最大靜摩擦力Ffmax＝μmAgcos θ＝mAgsin θ，比較以上兩個(gè)平衡關(guān)系式可知，A所受靜摩擦力始終小于最大靜摩擦力，故A保持靜止，D錯(cuò)誤；此時(shí)繩子所受拉力等于B的重力，故拉力保持不變，A錯(cuò)誤． 13.如圖所示，一只用絕緣材料制成的半徑為R的半球形碗倒扣在水平面上，其內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的帶正電小物塊，在豎直向上的電場(chǎng)力F＝2mg的作用下靜止在距碗口R高度處．已知小物塊與碗之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，g為重力加速度，則碗對(duì)小物塊的彈力與摩擦力的大小分別為(　　) A．0.8mg和0.6mg B．0.8mg和0.8μmg C．mg和μmg D．mg和0.6mg 解析：A　對(duì)小物塊受力分析如圖所示，根據(jù)題意可知，彈力FN與豎直方向的夾角為θ，將所有的力正交分解可知FNcos θ＋fsin θ＋mg＝F，F(xiàn)Nsin θ＝fcos θ，又sin θ＝0.6，cos θ＝0.8，聯(lián)立解得FN＝0.8mg，f＝0.6mg，因此A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 14．如圖所示，一固定的細(xì)直桿與水平面的夾角為α＝15，一個(gè)質(zhì)量忽略不計(jì)的小輕環(huán)C套在細(xì)直桿上，一根輕質(zhì)細(xì)線的兩端分別固定于細(xì)直桿上的A、B兩點(diǎn)，細(xì)線依次穿過(guò)甲環(huán)、C環(huán)和乙環(huán)，且甲環(huán)和乙環(huán)在C環(huán)的兩側(cè)．調(diào)節(jié)A、B間細(xì)線的長(zhǎng)度，當(dāng)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)β＝45.不計(jì)一切摩擦．設(shè)甲環(huán)的質(zhì)量為m1，乙環(huán)的質(zhì)量為m2，則等于(　　) A．tan 15 B．tan 30 C．tan 60 D．tan 75 解析：C　C環(huán)重力不計(jì)，故受C環(huán)兩邊細(xì)線的拉力的合力與桿垂直，由幾何關(guān)系可知C環(huán)和乙環(huán)間細(xì)線與豎直方向的夾角為60，C環(huán)和甲環(huán)間細(xì)線與豎直方向的夾角為30.A點(diǎn)和甲環(huán)間細(xì)線與豎直方向的夾角也為30，B點(diǎn)和乙環(huán)間細(xì)線與豎直方向的夾角為60.根據(jù)平衡條件，對(duì)甲環(huán)有2Tcos 30＝m1g；對(duì)乙環(huán)有2Tcos 60＝m2g，故＝tan 60，選項(xiàng)C正確． 15.質(zhì)量為M的木楔傾角為θ，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(shí)，它正好勻速下滑．如果用與木楔斜面成α角的力F拉著木塊勻速上升，如圖所示(已知木楔在整個(gè)過(guò)程中始終靜止)． (1)當(dāng)α＝θ時(shí)，拉力F有最小值，求此最小值； (2)當(dāng)α＝θ時(shí)，木楔對(duì)水平面的摩擦力是多大？ 解析：木塊在木楔斜面上勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，有 mgsin θ＝μmgcos θ， 即μ＝tan θ. (1)木塊在力F作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，有 Fcos α＝mgsin θ＋Ff Fsin α＋FN＝mgcos θ Ff＝μFN 解得F＝＝ ＝ 則當(dāng)α＝θ時(shí)，F(xiàn)有最小值，為Fmin＝mgsin 2θ. (2)因?yàn)槟緣K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＝Fcos(α＋θ) 當(dāng)α＝θ時(shí)，F(xiàn)取最小值mgsin 2θ， Ffm＝Fmincos 2θ＝mgsin 2θcos 2θ＝mgsin 4θ. 答案：(1)mgsin 2θ　(2)mgsin 4θ