適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第2章相互作用第4講牛頓第三定律共點力的平衡

第4講牛頓第三定律共點力的平衡

基礎(chǔ)對點練題組一牛頓第三定律1.小明同學(xué)搭乘某商場的電梯從一樓到五樓,某一段時間里小明和電梯一起沿豎直方向勻減速上升,在此段運動過程中電梯對人的支持力為FN,人對電梯的壓力為FN',人受到的重力為G,則下列說法正確的是()A.G和FN是一對平衡力B.FN和FN'是一對平衡力C.FN小于GD.FN'小于FN2.人站在地板水平的電梯內(nèi)的臺秤上,人與電梯相對靜止一起運動,假如人對臺秤的壓力大小為F1,臺秤對人的支持力大小為F2,人受到的重力大小為G,則下列說法正確的是()A.當(dāng)電梯加速上升時,F1小于GB.當(dāng)電梯減速上升時,F1小于F2C.F1和F2是一對平衡力D.F1和F2不能求合力題組二受力分析3.水平桌面上疊放著木塊P和Q,用水平力F推P,使P、Q兩木塊一起沿水平桌面勻速滑動,如圖所示,下列推斷正確的是()A.P受兩個力,Q受五個力B.P受三個力,Q受六個力C.P受四個力,Q受五個力D.P受四個力,Q受六個力4.如圖所示,水平地面上的物體A,在斜向上的拉力F的作用下,向右做勻速運動,則下列說法正確的是()A.物體A可能只受到三個力的作用B.物體A確定受到四個力的作用C.物體A受到的滑動摩擦力大于FcosθD.物體A對水平面的壓力大小確定為Fsinθ5.(2024山東青島第十七中學(xué)期中)如圖所示,楔形物體a和b疊放在水平地面上,物體a用一水平輕彈簧和豎直墻壁相連接,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知物體a、b之間的接觸面光滑,下列說法正確的是()A.物體b對物體a的支持力大于物體a的重力B.物體b受到3個力的作用C.彈簧可能處于伸長狀態(tài)D.物體b對地面的摩擦力水平向左題組三共點力的平衡6.(2024廣東揭陽模擬)如圖所示,用兩根不行伸長的輕繩分別連接由水平輕彈簧相連的兩小球P、Q,并將輕繩懸掛在水平天花板上,P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知與P、Q連接的輕繩和豎直方向的夾角分別為30°、60°,彈簧處于彈性限度內(nèi),則兩小球的質(zhì)量之比mPmQ=A.3 B.3 C.33 D.7.(2024廣東茂名電海中學(xué)一模)如圖所示,由五根等長的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛起四個質(zhì)量相等的燈籠,中間的細(xì)繩是水平的,另外四根細(xì)繩與水平面所成的角分別為θ1和θ2。關(guān)于θ1和θ2,下列關(guān)系式正確的是()A.θ1=θ2 B.θ1=2θ2C.sinθ1=2sinθ2 D.tanθ1=2tanθ28.(2024廣東廣州一模)傳統(tǒng)嶺南祠堂式建筑保留了瓦片屋頂,屋頂結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示,弧形瓦片靜止在兩根相互平行的傾斜椽子正中間。已知椽子與水平面夾角均為θ,瓦片質(zhì)量為m,重力加速度為g,則椽子對瓦片()A.支持力的合力方向豎直向上B.作用力的合力方向豎直向上C.支持力的合力大小為mgD.作用力的合力大小為mgcosθ綜合提升練9.(2024廣東廣州高三聯(lián)考開學(xué)考試)足球競賽起從前,競賽用球靜置于球員入場通道口的桌面上。如圖所示,用三個立柱(可視為質(zhì)點)將足球支起,立柱呈正三角形放在水平桌面上,立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角均為53°,已知每個立柱對足球的支持力大小為2.5N,sin53°=0.8,不計足球與立柱間的摩擦,則下列說法正確的是()A.單個立柱對足球的作用力豎直向上B.足球?qū)α⒅牧εc桌面對立柱的力是一對相互作用力C.足球的重力為4.5ND.減小立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角,則每個立柱對足球的支持力變大10.如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上,物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物體上使其能沿斜面勻速上滑,若改用水平推力F2作用于物體上,也能使物體沿斜面勻速上滑,則兩次的推力之比F1F2A.cosθ+μsinθ B.cosθ-μsinθC.1+μtanθ D.1-μtanθ11.筷子是中華飲食文化的標(biāo)記之一。如圖所示,用筷子夾住質(zhì)量為m的小球,兩根筷子均在豎直平面內(nèi),且小球靜止,筷子和豎直方向的夾角均為θ。已知小球與筷子之間的動摩擦因數(shù)為μ,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。下列說法正確的是()A.小球受到3個力作用B.當(dāng)θ增大時,筷子對小球的作用力增大C.當(dāng)θ減小時,筷子對小球的作用力增大D.筷子對小球的最小壓力是mg12.(2024山東棗莊模擬)如圖所示,靜置于水平地面上的兩個完全相同、質(zhì)量均為2m的半圓柱體A、B剛好接觸?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的光滑圓柱體C放置在兩半圓柱體上,半圓柱體A、B與地面保持相對靜止。已知圓柱體C與半圓柱體A的截面半徑之比r∶R=1∶4,重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。求:(1)圓柱體C對半圓柱體A的壓力的大小;(2)半圓柱體A與地面間的動摩擦因數(shù)μ滿意的條件。參考答案第4講牛頓第三定律共點力的平衡1.C解析因為電梯向上做勻減速運動,加速度向下,處于失重狀態(tài),所以電梯對人的支持力小于人受到的重力,G和FN不是一對平衡力,A錯誤,C正確;FN和FN'大小相等、方向相反、作用在兩個物體上,是一對作用力與反作用力,B、D錯誤。2.D解析當(dāng)電梯加速上升時,加速度向上,人超重,則F1大于G,A錯誤;因F1與F2是一對相互作用力,則無論電梯如何運動,F1與F2大小總相等,因兩者作用在兩個物體上,則F1和F2不能求合力,B、C錯誤,D正確。3.C解析在水平推力的作用下,木塊P、Q一起勻速滑動,則P受重力、支持力、推力與靜摩擦力;Q受重力、地面支持力、P對Q的壓力、靜摩擦力、地面給Q的滑動摩擦力。因此P受到四個力,Q受到五個力。故選C。4.B解析物體A勻速運動,所受合力為零,物體受到重力、拉力、支持力和滑動摩擦力,則物體A確定受到四個力的作用,A錯誤,B正確;物體向右做勻速運動,依據(jù)平衡條件有f=Fcosθ,FN=mg-Fsinθ,C、D錯誤。5.A解析物體a要在光滑的斜面上靜止,彈簧確定壓縮,對a受力分析如圖所示,依據(jù)平衡條件有mgFN=cos6.A解析受力分析可知,同一彈簧彈力大小到處相等,由平衡條件知mPg=Ftan30°,mQg=Ftan60°7.D解析以左邊兩個燈籠整體為探討對象,設(shè)水平方向繩子拉力為F,則有tanθ1=2mgF;以左邊其次個燈籠為探討對象,則有tanθ2=mgF,聯(lián)立解得tanθ1=2tan8.B解析對瓦片進(jìn)行受力分析,受到椽子對其支持力的方向為垂干脆觸面斜向上,則椽子對瓦片支持力的合力方向垂直于椽子所在平面斜向上,大小為FN=mgcosθ,A、C錯誤;依據(jù)平衡條件可得椽子對瓦片的作用力的合力與瓦片的重力為一對平衡力,即椽子對瓦片的作用力的合力方向豎直向上,大小為mg,B正確,D錯誤。9.C解析單個立柱對足球的作用力屬于彈力,立柱與足球?qū)儆邳c和面接觸,此時立柱和足球間的彈性形變沿徑向方向,則單個立柱對足球的彈力指向球心,不是豎直向上,故選項A錯誤;足球?qū)α⒅牧妥烂鎸α⒅牧ψ饔迷谕粋€物體上,所以足球?qū)α⒅牧εc桌面對立柱的力不是一對相互作用力,故選項B錯誤;由于三個立柱成正三角形擺放,可知每個立柱給足球的彈力大小相同,對足球受力分析,在豎直方向上有3FNcos53°=G,代入數(shù)據(jù)解得G=4.5N,故選項C正確;由3FNcosθ=G可得FN=G3cosθ,減小立柱和足球球心的連線與豎直方向的夾角,則cosθ變大,每個立柱對足球的支持力F10.B解析物體在力F1和力F2作用下運動時的受力分別如圖所示。將物體受力沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解,由平衡條件可得F1=mgsinθ+f1,FN1=mgcosθ,F2cosθ=mgsinθ+f2,FN2=mgcosθ+F2sinθ,又f1=μFN1,f2=μFN2,解得F1=mgsinθ+μmgcosθ,F2=mgsinθ+μmgcosθcosθ11.D解析小球受到重力、兩根筷子的壓力、兩根筷子的摩擦力,共5個力作用,A錯誤;無論θ增大還是減小,只要小球靜止,筷子對小球的作用力確定與小球的重力等大反向,B、C錯誤;小球的受力如圖所示,筷子對小球的壓力最小時,小球受到的摩擦力等于最大靜摩擦力,由平衡條件得mg+2Fminsinθ=2fcosθ,又f=μFmin,由兩式解得Fmin=mg212.答案(1)56(2)μ≥4解析(1)設(shè)半圓柱體A對圓柱體C的支持力與水平方向夾角為θ,由幾何關(guān)系有cosθ=R解得