（江蘇專用版）高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第二章 第3講 受力分析 共點(diǎn)力的平衡精練-人教版高三物理試題

第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡一、單項(xiàng)選擇題1.(2018南京、鹽城一模)質(zhì)量為m的物塊沿著傾角為θ的粗糙斜面勻速下滑,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。斜面對(duì)物塊的作用力是()A.大小mg,方向豎直向上 B.大小mgcosθ,方向垂直斜面向上C.大小mgsinθ,方向沿著斜面向上 D.大小μmgcosθ,方向沿著斜面向上答案A對(duì)物塊進(jìn)行受力分析:重力G,斜面對(duì)物塊的支持力N,摩擦力f,斜面對(duì)物塊的作用力即支持力與摩擦力的合力,由于物塊勻速下滑,所以支持力與摩擦力的合力應(yīng)與重力等大反向,故A項(xiàng)正確。2.(2018南通中學(xué)期中)如圖所示,光滑斜面的傾角為θ=37°,一個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球在細(xì)線的拉力作用下靜止在斜面上,細(xì)線與斜面間的夾角也為37°,若小球的重力為G,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則手對(duì)細(xì)線的拉力等于()A.G B.G2 C.3G4答案C球受重力、拉力和支持力,處于平衡狀態(tài),受力分析如圖所示,由幾何關(guān)系可知,F與豎直方向之間的夾角:α=90°-37°-37°=16°,則在水平方向:Fsinα=FN·sin37°,豎直方向:Fcosα+FNcos37°=G,聯(lián)立得:F=3G3.(2019啟東中學(xué)月考)如圖所示,用輕桿拴接同種材料制成的a、b兩物體,它們沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng)。關(guān)于a、b的受力情況,下列說法中正確的是()A.a受三個(gè)力作用,b受四個(gè)力作用 B.a受四個(gè)力作用,b受三個(gè)力作用C.a、b均受三個(gè)力作用 D.a、b均受四個(gè)力作用答案C對(duì)a、b和輕桿組成的整體分析,根據(jù)平衡條件有Mgsinθ=μMgcosθ,解得μ=tanθ,再隔離對(duì)a分析,假設(shè)受到拉力,有mgsinθ=FT+μmgcosθ,解得FT=0,所以輕桿無拉力,a、b均受三個(gè)力,即重力、支持力和摩擦力,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.(2018淮安、宿遷質(zhì)檢)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于豎直墻壁上,今用水平向右的拉力F拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O至圖示位置。用T表示繩OA段拉力的大小,在拉力F由圖示位置逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過90°的過程中,始終保持O點(diǎn)位置不動(dòng),則()A.F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變小 B.F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變大C.F先逐漸變大后逐漸變小,T逐漸變小 D.F先逐漸變大后逐漸變小,T逐漸變大答案A若保持O點(diǎn)位置不變,將F由水平位置繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中,F和AO的拉力的合力始終與mg等大、反向、共線,由平行四邊形定則可知,當(dāng)F豎直時(shí),F拉力最大,最大值Fmax=mg,此時(shí)T=0;當(dāng)F⊥AO時(shí),F最小,則F先逐漸變小后逐漸變大,T逐漸變小,故選A。5.(2018無錫期末)如圖,輕質(zhì)細(xì)繩AC、BC系于天花板上,在結(jié)點(diǎn)C的下方吊一個(gè)重力為G的物體而處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是()A.BC繩和AC繩的拉力大小之比為1∶3B.BC繩和AC繩的拉力大小之和為GC.天花板所受拉力的合力豎直向下D.物體對(duì)豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)平衡力答案C以C點(diǎn)為研究對(duì)象,對(duì)其受力分析如圖所示,根據(jù)平衡條件可知BC繩和AC繩拉力的合力與重力平衡,即BC繩和AC繩拉力的矢量之和為G,方向豎直向上,由相互作用力可知,天花板所受拉力的合力豎直向下,B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)題意,由幾何關(guān)系可知,BC繩和AC繩的拉力大小之比為3∶1,A錯(cuò)誤;物體對(duì)豎直輕繩的拉力與豎直輕繩對(duì)物體的拉力是一對(duì)相互作用力,D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題6.(2019江陰一中月考)如圖所示,一個(gè)大人拉著載有兩個(gè)小孩的小車(其拉桿可自由轉(zhuǎn)動(dòng))沿水平地面勻速前進(jìn),則對(duì)小孩和車下列說法正確的是()A.拉力的水平分力等于小孩和車所受的合力 B.拉力與摩擦力的合力大小等于重力大小C.拉力與摩擦力的合力方向豎直向上 D.小孩和車所受的合力為零答案CD小孩和車整體受重力、支持力、拉力和摩擦力,根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件,拉力的水平分力等于小孩和車所受的摩擦力,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;拉力、摩擦力的合力與重力、支持力的合力平衡,重力、支持力的合力豎直,故拉力與摩擦力的合力方向豎直向上,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;小孩和車做勻速直線運(yùn)動(dòng),故所受的合力為零,故D項(xiàng)正確。7.(2017天津理綜)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(diǎn),懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),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(diǎn)右移答案AB衣架掛鉤為“活結(jié)”模型,設(shè)衣架懸掛點(diǎn)為o,oa、ob為一根繩,兩端拉力相等,設(shè)繩aob長為L,M、N的水平距離為d,bo延長線交M于a',如圖所示,由幾何知識(shí)知a'o=ao,sinθ=dL,由平衡條件有2Fcosθ=mg,則F=mg8.(2017蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)如圖所示,將長為l的橡皮筋上端O固定在豎直放置的木板上,另一端M通過細(xì)線懸掛重物。某同學(xué)用水平力F在M處拉住橡皮筋,緩慢拉動(dòng)M至A點(diǎn)處,松開后,再次用水平力拉M,緩慢將橡皮筋也拉至OA直線上,此時(shí)M位于圖中的B點(diǎn)處。則下列判斷正確的是()A.當(dāng)M被拉至A點(diǎn)處時(shí),橡皮筋長度OA可能小于lB.當(dāng)M被分別拉到A、B兩點(diǎn)處時(shí),橡皮筋的彈力TA=TBC.當(dāng)M被分別拉到A、B兩點(diǎn)處時(shí),所用水平拉力FA<FBD.上述過程中此橡皮筋的彈力不遵循胡克定律答案BD將M拉至A點(diǎn)時(shí),根據(jù)平衡條件可知橡皮筋有拉力,即橡皮筋處于拉伸狀態(tài),OA一定大于l,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于橡皮筋在A、B兩點(diǎn)的彈力都與重力及水平拉力的合力平衡,且橡皮筋彈力的方向不變,即重力與水平拉力合力的方向不變,故兩次水平拉力一定相等,兩次橡皮筋的彈力也一定相等,而兩次橡皮筋的伸長量不同,則此橡皮筋的彈力不遵循胡克定律,B、D項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。9.如圖所示,A球被固定在豎直支架上,A球正上方的點(diǎn)O懸有一輕繩拉住B球,兩球之間連有輕彈簧,平衡時(shí)繩長為L,拉力為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(shí)繩的拉力為T2,彈簧彈力為F2,則()A.T1>T2 B.T1=T2 C.F1<F2 D.F1>F2答案BD以B球?yàn)檠芯繉?duì)象,B球受到重力G、彈簧的彈力F和繩子的拉力T,如圖所示。B球平衡時(shí),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G'OA=TOB三、非選擇題10.(2019啟東中學(xué)月考)某同學(xué)表演魔術(shù)時(shí),將一小型條形磁鐵藏在自己的袖子里,然后對(duì)著一懸掛的金屬小球“指手畫腳”,結(jié)果小球在他神奇的功力下飄動(dòng)起來。假設(shè)當(dāng)隱藏的小磁鐵位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=30°)時(shí),金屬小球偏離豎直方向的夾角θ也是30°,如圖所示。已知小球的質(zhì)量為m,該同學(xué)(含磁鐵)的質(zhì)量為M,求此時(shí):(1)懸掛小球的細(xì)線的拉力大小為多少;(2)該同學(xué)受到地面的支持力和摩擦力大小各為多少。答案(1)33mg(2)Mg+12mg解析(1)對(duì)小球受力分析:重力、細(xì)線的拉力和磁鐵的引力。設(shè)細(xì)線的拉力和磁鐵的引力分別為F1和F2根據(jù)平衡條件得在水平方向上F1sin30°=F2sin30°在豎直方向上F1cos30°+F2cos30°=mg解得F1=F2=33(2)以該同學(xué)為研究對(duì)象,分析受力情況:重力Mg、地面的支持力N、靜摩擦力f和小球的引力F2'根據(jù)牛頓第三定律有F2'=F2=33根據(jù)平衡條件得在水平方向上f=F2'sin30°在豎直方向上N=F2'cos30°+Mg解得N=Mg+12mg,f=311.(2018啟東質(zhì)檢)如圖所示,在傾角為θ的粗糙斜面上,一個(gè)質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ<tanθ,求力F的取值范圍。答案sinθ-μ解析因?yàn)棣?lt;tanθ,所以當(dāng)F=0時(shí),物體不能靜止。若物體在力F的作用下剛好不下滑,則物體受沿斜面向上的最大靜摩擦力,且此時(shí)F最小,對(duì)物體受力分析,如圖甲所示,由平衡條件得:mgsi