高考物理一輪復習 分層限時跟蹤練6 受力分析 共力點平衡-人教版高三物理試題

分層限時跟蹤練6受力分析共力點平衡(限時40分鐘)一、單項選擇題1．某班級同學要調(diào)換座位，一同學用斜向上的拉力拖動桌子沿水平地面勻速運動，則下列說法正確的是()A．拉力的水平分力等于桌子所受的合力B．拉力的豎直分力小于桌子所受重力的大小C．拉力與摩擦力的合力大小等于重力大小D．拉力與重力的合力方向一定沿水平方向【解析】由于桌子沿水平地面勻速運動，所以一定沿地面有向后的滑動摩擦力，根據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件，一定有豎直向上的彈力，所以桌子應受到四個力的作用而平衡，即重力，斜向上的拉力，豎直向上的支持力和沿水平地面向后的摩擦力，且四個力的合力為零，故A錯；將斜向上的拉力分解成豎直向上的分力和水平向前的分力，則豎直方向上三力平衡，水平方向上二力平衡，故B正確；拉力與摩擦力的合力大小等于拉力的豎直分力，小于重力，故C錯；拉力和重力的合力方向一定斜向下不沿水平方向，故D錯．【答案】B2．(2014·上海高考)如圖2-3-11所示，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切．穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運動，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對球的彈力為N.在運動過程中()圖2-3-11A．F增大，N減小 B．F減小，N減小C．F增大，N增大 D．F減小，N增大【解析】小球一直受到重力、支持力、拉力作用，根據(jù)共點力平衡有F＝mgsinα，N＝mgcosα(α是重力與圓弧半徑方向的夾角)，隨著夾角的增大，支持力逐漸減小，拉力逐漸增大，選項A正確．【答案】A3．如圖2-3-12所示，水平固定且傾角為30°的光滑斜面上有兩個質(zhì)量均為m的小球A、B，它們用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接，現(xiàn)對B施加一水平向左的推力F使A、B均靜止在斜面上，此時彈簧的長度為l，則彈簧原長和推力F的大小分別為()圖2-3-12A．l＋eq\f(mg,2k)，eq\f(2\r(3),3)mg B．l－eq\f(mg,2k)，eq\f(2\r(3),3)mgC．l＋eq\f(mg,2k)，2eq\r(3)mg D．l－eq\f(mg,2k)，2eq\r(3)mg【解析】以A、B和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象，則Fcos30°＝2mgsin30°，得F＝eq\f(2\r(3),3)mg；隔離A有kx＝mgsin30°，得彈簧原長為l－x＝l－eq\f(mg,2k)，故選項B正確．【答案】B4．如圖2-3-13所示，兩個質(zhì)量均為m的小球用輕質(zhì)細桿連接靜止于內(nèi)壁光滑的半球形碗內(nèi)，桿及碗口平面均水平，碗的半徑及兩小球之間的距離均為R，不計小球半徑，則碗對每個小球的支持力大小為()圖2-3-13A.eq\f(\r(3),3)mg B.eq\f(2\r(3),3)mgC.eq\r(3)mg D．2mg【解析】以其中一小球為研究對象，受力情況如圖所示．根據(jù)題意可知θ＝30°，根據(jù)平衡條件可知：FN1＝eq\f(mg,cosθ)＝eq\f(2\r(3),3)mg，選項B正確．【答案】B5．(2016·福州模擬)如圖2-3-14所示，光滑水平面上有一eq\f(1,4)的球體，球體的左側面也光滑．質(zhì)量分別為m1、m2的小球(均可看做質(zhì)點)通過柔軟光滑的輕繩連接，且與球體一起以共同的速度v0向左勻速運動，此時m2與球心O的連線與水平線成45°角．m2與球面間的動摩擦因數(shù)為0.5，設m2與球面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則eq\f(m2,m1)的最小值是()圖2-3-14A.eq\f(3\r(2),4) B.eq\f(2\r(2),3)C．2 D．eq\r(2)【解析】當m1有最大值時，摩擦力沿球面向下，受力如圖所示，根據(jù)共點力平衡得m2gsin45°＋f＝T，f＝μN＝μm2gcos45°，T＝m1g聯(lián)立三式解得eq\f(m2,m1)＝eq\f(2\r(2),3)，選項B正確．【答案】B二、多項選擇題6．(2016·郴州模擬)如圖2-3-15甲所示，在粗糙水平面上靜置—個截面為等腰三角形的斜劈A，其質(zhì)量為M，兩個底角均為30°.兩個完全相同的、質(zhì)量均為m的小物塊p和q恰好能沿兩側面勻速下滑．若現(xiàn)在對兩小物塊同時各施加—個平行于斜劈側面的恒力F1、F2，且F1＞F2，如圖2-3-15乙所示，則在p和q下滑的過程中，下列說法正確的是()圖2-3-15A．斜劈A仍保持靜止B．斜劈A受到地面向右的摩擦力作用C．斜劈A對地面的壓力大小等于(M＋2m)D．斜劈A對地面的壓力大小大于(M＋2m)【解析】題圖甲中，三個物體都處于平衡狀態(tài)，故可以對三個物體組成的整體受力分析，受重力和支持力，故支持力為(M＋2m)g，斜劈與地面之間沒有摩擦力；在圖乙中，物塊p、q對斜劈的壓力和摩擦力不變，故斜劈受力情況不變，故斜劈A仍保持靜止，斜劈A對地面的壓力大小等于(M＋2m)g，與地面間沒有摩擦力，故【答案】AC7．如圖2-3-16所示，A、B兩物塊始終靜止在水平地面上，有一輕質(zhì)彈簧一端連接在豎直墻上P點，另一端與A相連接，下列說法正確的是()圖2-3-16A．如果B對A無摩擦力，則地面對B也無摩擦力B．如果B對A有向左的摩擦力，則地面對B也有向左的摩擦力C．P點緩慢下移過程中，B對A的支持力一定減小D．P點緩慢下移過程中，地面對B的摩擦力一定增大【解析】若B對A無摩擦力，因B在水平方向受力平衡，則地面對B無摩擦力，A正確；若B對A有向左的摩擦力，則A對B有向右的摩擦力，由平衡條件知，地面對B有向左的摩擦力，B正確；若彈簧起初處于拉伸狀態(tài)，則在P點緩慢下移的過程中，彈簧對A物體的拉力減小且拉力在豎直方向的分力減小，則B對A的支持力增大，C錯誤；在P點緩慢下移過程中，以A、B為整體，若彈簧起初處于拉伸狀態(tài)，P點下移使彈簧恢復到原長時，地面對B的摩擦力逐漸減小到零，D錯誤．【答案】AB8．如圖2-3-17所示，橫截面為直角三角形的斜劈A，底面靠在粗糙的豎直墻面上，力F指向球心水平作用在光滑球B上，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．當力F增大時，系統(tǒng)還保持靜止，則下列說法正確的是()圖2-3-17A．A所受合外力增大B．A對豎直墻壁的壓力增大C．B對地面的壓力一定增大D．墻面對A的摩擦力可能變?yōu)榱恪窘馕觥緼一直處于靜止狀態(tài)，所受合外力一直為零，選項A錯誤；對整體受力分析，根據(jù)平衡條件有，水平方向：FN＝F，F(xiàn)增大，則FN增大，選項B正確；對B受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件有F＝FN′sinθ，可見F增大，則FN′增大，F(xiàn)N″＝mg＋FN′cosθ，可見FN′增大，則FN″增大，根據(jù)牛頓第三定律可知球?qū)Φ孛娴膲毫υ龃?，選項C正確；以整體為研究對象，豎直方向有FN″＋f＝Mg，若FN″增大至與Mg相等，則f＝0，選項D正確．【答案】BCD9．如圖2-3-18所示，光滑的夾角為θ＝30°的三角桿水平放置，兩小球A、B分別穿在兩個桿上，兩球之間有一根輕繩連接兩球，現(xiàn)在用力將小球B緩慢拉動，直到輕繩被拉直時，測出拉力F＝10N，則此時關于兩個小球受到的力的說法正確的是(小球重力不計)()圖2-3-18A．小球A受到桿對A的彈力、繩子的張力B．小球A受到的桿的彈力大小為20NC．此時繩子與穿有A球的桿垂直，繩子張力大小為eq\f(20\r(3),3)ND．小球B受到桿的彈力大小為eq\f(20\r(3),3)N【解析】由于拉動是緩慢進行的，因此任何一個小球均處于動態(tài)平衡狀態(tài)，則對小球A而言，僅受兩個力的作用，桿對A的彈力FN2與繩子的張力T平衡，繩子垂直于A所在的桿，選項A正確．小球B受到三個力平衡，拉力F繩子彈力T和桿對它的彈力FN1，把繩子上的彈力正交分解，則有Tx＝Tcos60°＝F，可得T＝2F，因此小球A受到的桿的彈力大小為T＝2F＝20N，選項B正確，【答案】AB三、非選擇題10．如圖2-3-19所示，P為一個水閘的剖面圖，閘門質(zhì)量為m，寬度為b.水閘兩側水面高分別為h1、h2，水與閘門間、閘門與軌道間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，求拉起閘門至少需要多大的力？圖2-3-19【解析】左側和右側水對閘門向右和向左的壓力分別為：F1＝eq\f(ρgh1,2)·bh1，F(xiàn)2＝eq\f(ρgh2,2)·bh2.由水平方向合力為零可知，軌道與閘門之間的彈力FN滿足：F1＝F2＋FN，即FN＝F1－F2＝eq\f(ρgb（heq\o\al(2,1)－h(huán)eq\o\al(2,2)）,2).提起閘門時在一開始所需的拉力最大，其值為：F＝mg＋μ2FN＋μ1(F1＋F2)＝mg＋eq\f(μ2ρgb,2)(heq\o\al(2,1)－h(huán)eq\o\al(2,2))＋eq\f(μ1ρgb,2)(heq\o\al(2,1)＋heq\o\al(2,2))．【答案】mg＋eq\f(μ2ρgb,2)(heq\o\al(2,1)－h(huán)eq\o\al(2,2))＋eq\f(μ1ρgb,2)(heq\o\al(2,1)＋heq\o\al(2,2))11．(2016·武漢模擬)如圖2-3-20所示，質(zhì)量為m的勻質(zhì)細繩，一端系在天花板上的A點，另一端系在豎直墻壁上的B點，平衡后最低點為C點．現(xiàn)測得AC段繩長是CB段繩長的n倍，且繩子B端的切線與墻壁的夾角為α.試求繩子在C處和在A處的彈力分別為多大．(重力加速度為g)圖2-3-20【解析】以BC段為研究對象，設繩子B端所受彈力為TB，C處所受彈力為TC，如圖甲所示．TBcosα＝eq\f(1,n＋1)mg，TBsinα＝TC，解得TC＝eq\f(mg,n＋1)tanα.以AC段為研究對象，設繩子A端所受彈力為TA，C處所受彈力為T′C，如圖乙所示．TAsinβ＝eq\f(n,n＋1)mg，TAcosβ＝T′C，TC＝T′C，解得TA＝eq\f(mg,n＋1)eq\r(n2＋tan2α).【答案】eq\f(mg,n＋1)tanαeq\f(mg,n＋1)eq\r(n2＋tan2α)12．(2016·南昌模擬)如圖2-3-21所示，在質(zhì)量為m＝1kg的重物上系著一條長為30cm的細繩，細繩的另一端連著一個輕質(zhì)圓環(huán)，圓環(huán)套在水平棒上可以滑動，環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)μ為0.75，另有一條細繩，在其一端跨過定滑輪，定滑輪固定在距離圓環(huán)50cm的地方，當細繩的端點掛上重力為G的重物，而圓環(huán)將要開始滑動時，(g取10m圖2-3-21(1)φ角的大小；(2)長為30cm(3)重物G的質(zhì)量．【解析】(1)因為圓環(huán)將要開始滑動，所受的靜摩擦力剛好達到最大值，有F＝μFN.對環(huán)進行受力分析，則有μFN－FTcosθ＝0，F(xiàn)