2024高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)六受力分析共點(diǎn)力的平衡含解析新人教版

PAGE10-受力分析共點(diǎn)力的平衡(建議用時(shí)40分鐘)1．如圖所示，質(zhì)量mA>mB的兩物體A、B疊放在一起，靠著豎直墻面。讓它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面下落過(guò)程中，物體B的受力示意圖是()【解析】選A。A、B在豎直下落過(guò)程中與墻面沒(méi)有彈力，所以也沒(méi)有摩擦力，A、B均做自由落體運(yùn)動(dòng)，均只受重力，故A正確。2.(多選)如圖所示，斜面B放置于水平地面上，其兩側(cè)放有物體A、C，物體C通過(guò)輕繩連接于天花板，輕繩平行于斜面且處于拉直狀態(tài)，A、B、C均靜止，下列說(shuō)法正確的是()A．A、B間的接觸面肯定是粗糙的B．地面對(duì)B肯定有摩擦力C．B、C間的接觸面可能是光滑的D．B一共受到6個(gè)力的作用【解析】選A、B、C。以A為探討對(duì)象，受到重力和支持力不行能平衡，所以A肯定受到B對(duì)A沿斜面對(duì)上的靜摩擦力，故A正確；以A、B、C為探討對(duì)象，受到重力和地面的支持力、左斜向上的輕繩的拉力，這三個(gè)力不行能平衡，所以地面對(duì)B肯定有沿水平向右的靜摩擦力，故B正確；以C為探討對(duì)象，受到重力和B對(duì)C的支持力、左斜向上的輕繩的拉力，這三個(gè)力可能平衡，所以B、C之間可能沒(méi)有靜摩擦力，B、C間的接觸面可能是光滑的，故C正確；以B為探討對(duì)象，可能受到重力、A對(duì)B的壓力、C對(duì)B的壓力、地面對(duì)B支持力和A對(duì)B的靜摩擦力五個(gè)力作用，也可能受到重力、A對(duì)B的壓力、C對(duì)B的壓力、地面對(duì)B支持力、A對(duì)B的靜摩擦力和C對(duì)B的靜摩擦力六個(gè)力作用，故D錯(cuò)誤。3．(2024·長(zhǎng)沙模擬)一著陸傘下系一重物，下落一段時(shí)間后進(jìn)入水平向右的勻速風(fēng)場(chǎng)，不久后在風(fēng)場(chǎng)中穩(wěn)定下落。圖中虛線表示其穩(wěn)定后運(yùn)動(dòng)軌跡，則著陸傘在空中穩(wěn)定下落的姿態(tài)及軌跡正確的是()【解析】選A。系統(tǒng)穩(wěn)定下落時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；探討重物，重物不受阻力，選項(xiàng)C中繩對(duì)重物的作用力肯定有水平向右的重量，故選項(xiàng)C中重物不行能平衡，選項(xiàng)A中繩對(duì)重物的作用力左右對(duì)稱(chēng)，沒(méi)有水平作用力，受力可以平衡，選項(xiàng)A正確。4．如圖所示，一質(zhì)量為m的沙袋用不行伸長(zhǎng)的輕繩懸掛在支架上，一練功隊(duì)員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起，使繩與豎直方向的夾角為θ＝30°，且繩繃緊，則此時(shí)練功隊(duì)員對(duì)沙袋施加的作用力大小為()A．eq\f(1,2)mgB．eq\f(\r(3),2)mgC．eq\f(\r(3),3)mgD．eq\r(3)mg【解析】選A。如圖，建立直角坐標(biāo)系，對(duì)沙袋進(jìn)行受力分析。由平衡條件有：Fcos30°－FTsin30°＝0，F(xiàn)Tcos30°＋Fsin30°－mg＝0，聯(lián)立可解得：F＝eq\f(1,2)mg，選項(xiàng)A正確。5.(創(chuàng)新題)一光滑的輕滑輪用輕繩MA懸掛于M點(diǎn)，站在地面上的人用輕繩跨過(guò)滑輪拉住漏斗，在沙子緩慢漏出的過(guò)程中，人握住輕繩保持不動(dòng)，則在這一過(guò)程中()A．輕繩MA的拉力保持不變B．輕繩MA的拉力漸漸增大C．人對(duì)地面的壓力漸漸減小D．人對(duì)地面的摩擦力漸漸減小【解析】選D。輕滑輪的重力可忽視不計(jì)，受三個(gè)拉力而平衡，由于人握住輕繩保持不動(dòng)，故三個(gè)拉力的方向均不變，在沙子緩慢漏出的過(guò)程中，漏斗的重力漸漸減小，人握住的輕繩的拉力也漸漸減小，所以MA繩的拉力也漸漸減小，A、B均錯(cuò)誤；對(duì)人進(jìn)行受力分析，如圖所示，依據(jù)平衡條件，水平方向有f＝Fsinθ，地面對(duì)人的支持力N＝mg－Fcosθ，由于F減小，故支持力N增大，摩擦力f減小，再依據(jù)牛頓第三定律可得，人對(duì)地面的壓力增大，摩擦力減小，D正確，C錯(cuò)誤。6.(2024·玉林模擬)如圖所示,粗糙水平地面上的長(zhǎng)方體物塊將一重為G的光滑圓球抵在光滑豎直的墻壁上,現(xiàn)用水平向右的拉力F緩慢拉動(dòng)長(zhǎng)方體物塊,在圓球與地面接觸之前,下面的相關(guān)推斷正確的是 ()A.水平拉力F漸漸減小B.球?qū)Ρ诘膲毫u漸減小C.地面對(duì)長(zhǎng)方體物塊的摩擦力漸漸增大D.地面對(duì)長(zhǎng)方體物塊的支持力漸漸增大【解析】選A。以球?yàn)樘接憣?duì)象,進(jìn)行受力分析如圖1所示:其中,重力G大小方向均不變,墻壁對(duì)球的彈力FN1方向不變,長(zhǎng)方體物塊對(duì)球的支持力FN2大小方向均改變,適合用圖解法解題,隨著FN2與水平方向夾角漸漸變小,可以看出FN1變大,FN2變大,由牛頓第三定律可知,B錯(cuò)誤;設(shè)長(zhǎng)方體物塊的重力為G′,地面對(duì)長(zhǎng)方體物塊的摩擦力為Ff,選整體為探討對(duì)象進(jìn)行受力分析,如圖2所示,地面對(duì)長(zhǎng)方體物塊的支持力N等于總重力,即N=G+G′,故N不變,D錯(cuò)誤;Ff=μN(yùn)=μ(G+G′),故地面對(duì)長(zhǎng)方體物塊的摩擦力不變,故C錯(cuò)誤;由Ff=FN1+F及FN1變大,知F減小,故A正確。7．在機(jī)場(chǎng)和海港，常用輸送帶運(yùn)輸旅客的行李和貨物，如圖所示，甲為水平輸送帶，乙為傾斜輸送帶，當(dāng)行李箱m隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不計(jì)空氣阻力，下列幾種推斷中正確的是()A.甲、乙兩種情形中的行李箱都受到兩個(gè)力作用B．甲、乙兩種情形中的行李箱都受到三個(gè)力作用C．情形甲中的行李箱受到兩個(gè)力作用，情形乙中的行李箱受到三個(gè)力作用D．情形甲中的行李箱受到三個(gè)力作用，情形乙中的行李箱受到四個(gè)力作用【解析】選C。對(duì)甲上的行李箱受力分析知，其不受摩擦力作用，只受重力和彈力兩個(gè)力的作用；對(duì)乙上的行李箱受力分析知，其受沿斜面對(duì)上的摩擦力、重力和彈力三個(gè)力的作用，所以選項(xiàng)C正確。8.如圖所示的是一個(gè)力學(xué)平衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三條輕質(zhì)細(xì)繩將質(zhì)量均為m的兩個(gè)小球連接懸掛組成，小球直徑相比輕繩長(zhǎng)度可以忽視，輕繩1與豎直方向的夾角為30°，輕繩2與豎直方向的夾角大于45°，輕繩3水平。當(dāng)此系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輕繩1、2、3的拉力分別為F1、F2、F3，比較三力的大小，下列結(jié)論正確的是()A．F1<F3 B．F2<F3C．F1>F2 D．F1<F2【解析】選C。對(duì)兩球整體受力分析，依據(jù)平衡條件可知F1＝eq\f(2mg,cos30°)＝eq\f(4\r(3),3)mg；F3＝2mgtan30°＝eq\f(2\r(3),3)mg，則F1>F3，A錯(cuò)誤；對(duì)下方小球受力分析，因F2是直角三角形的斜邊，而mg和F3是直角邊，可知F2>F3，B錯(cuò)誤；對(duì)上方小球分析，水平方向：F1sin30°＝F2sinθ，因θ>45°，則F1>F2，C正確，D錯(cuò)誤。9．(2024·新鄉(xiāng)模擬)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，固定有半圓弧軌道，其兩端點(diǎn)M、N連線水平。將一輕質(zhì)小環(huán)套在軌道上，一細(xì)線穿過(guò)輕環(huán)A，一端系在M點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球恰好靜止在圖示位置。不計(jì)全部摩擦，重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是()A．軌道對(duì)輕環(huán)的支持力大小為mgB．細(xì)線對(duì)M點(diǎn)的拉力大小為eq\f(\r(3),2)mgC．細(xì)線對(duì)輕環(huán)的作用力大小為eq\f(3,2)mgD．N點(diǎn)和輕環(huán)的連線與豎直方向的夾角為30°【解析】選D。輕環(huán)兩邊細(xì)線的拉力大小相等，均為T(mén)＝mg，輕環(huán)兩側(cè)細(xì)線的拉力與輕環(huán)對(duì)半圓弧軌道的壓力的夾角相等，設(shè)為θ，由eq\x\to(OA)＝eq\x\to(OM)知∠OMA＝∠MAO＝θ，則3θ＝90°，θ＝30°，輕環(huán)受力平衡，則軌道對(duì)輕環(huán)的支持力大小FN＝2mgcos30°＝eq\r(3)mg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；細(xì)線對(duì)M點(diǎn)的拉力大小為mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；細(xì)線對(duì)輕環(huán)的作用力大小為F′N(xiāo)＝FN＝eq\r(3)mg，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，N點(diǎn)和輕環(huán)的連線與豎直方向的夾角為30°，選項(xiàng)D正確。10.(多選)如圖所示，A、B兩物體在豎直向上的力F作用下靜止，A、B接觸面水平，則A、B兩個(gè)物體的受力個(gè)數(shù)可能為()A．A受2個(gè)力、B受3個(gè)力B．A受3個(gè)力、B受3個(gè)力C．A受4個(gè)力、B受3個(gè)力D．A受4個(gè)力、B受5個(gè)力【解析】選A、C。A、B兩物體都處于平衡狀態(tài)，若A與斜面剛好沒(méi)有接觸，則A受2個(gè)力作用(重力、B對(duì)A的支持力)，B受3個(gè)力作用(重力、A對(duì)B壓力、外力F)，選項(xiàng)A正確；若A與斜面相互擠壓且處于靜止?fàn)顟B(tài)，則A受4個(gè)力作用(重力、B對(duì)A的支持力、斜面對(duì)A的壓力、斜面對(duì)A的摩擦力)，B受3個(gè)力作用(重力、A對(duì)B壓力、外力F)，選項(xiàng)C正確，B、D錯(cuò)誤。11.(2024·柳州模擬)筷子是中國(guó)人常用的飲食工具,也是中華飲食文化的標(biāo)記之一。如圖所示,用筷子夾質(zhì)量為m的小球,筷子與小球球心均在豎直平面內(nèi),筷子和豎直方向的夾角均為θ,此時(shí)小球受到的摩擦力為0,下列說(shuō)法正確的是 ()A.兩根筷子對(duì)小球的彈力均為B.兩根筷子對(duì)小球的彈力均為C.若保持筷子對(duì)小球的彈力大小不變,增大筷子和豎直方向的夾角θ,則小球肯定向上滑動(dòng)D.若保持筷子對(duì)小球的彈力大小不變,減小筷子和豎直方向的夾角θ,則小球肯定向下滑動(dòng)【解析】選B。對(duì)球受力分析,筷子對(duì)小球的兩個(gè)壓力,小球的重力,如圖所示:在豎直方向上有2F1sinθ=mg,解得F1=F2=,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;若保持筷子對(duì)小球的彈力大小不變,增大筷子和豎直方向的夾角θ,由圖可知,則小球肯定向下滑動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;同理,若保持筷子對(duì)小球的彈力大小不變,減小筷子和豎直方向的夾角θ,由圖可知,則小球肯定向上滑動(dòng),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12.如圖所示是豎直面內(nèi)一個(gè)光滑的圓形框架，AB是它的一條豎直直徑，O點(diǎn)為其圓心。彈簧的一端連在A點(diǎn)，另一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的小套環(huán)，換用不同的彈簧，套環(huán)可靜止于框架上不同的位置，對(duì)應(yīng)的θ角也就會(huì)不同，則在套環(huán)從圖示位置下移到θ角接近90°的過(guò)程中，框架對(duì)套環(huán)的彈力FN和彈簧對(duì)套環(huán)的彈力F的改變狀況是()A．FN減小B．FN增大C．F減小D．F增大【解析】選C。對(duì)套環(huán)進(jìn)行受力分析，受重力、框架的支持力、彈簧的彈力，構(gòu)建力的矢量三角形，利用力三角形和幾何三角形相像得eq\f(mg,OA)＝eq\f(F,AC)＝eq\f(FN,OC)，故框架彈力FN不變、彈簧彈力F變小，C正確。13.(創(chuàng)新題)“民生在勤，勤則不匱”，勞動(dòng)是華蜜的源泉。某同學(xué)利用假期幫助父母打理家務(wù)時(shí)，運(yùn)用浸濕的拖把清理地板上的油漬。假設(shè)濕拖把的質(zhì)量為2kg，拖把桿與水平方向成53°角，當(dāng)對(duì)拖把施加一個(gè)沿拖把桿向下、大小為10N的力F1時(shí)，恰好能推動(dòng)拖把向前勻速運(yùn)動(dòng)并將灰塵清洗干凈。假如想要把地板上的油漬清洗干凈，需將沿拖把桿向下的力增大到F2＝20N。設(shè)拖把與地板、油漬間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等且始終不變，那么油漬與地板間的附著力約為(可認(rèn)為油漬與地板間的附著力等于拖把與地板間的滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53A．3.7N B．7.7NC．12.0N D．13.3N【解析】選B。對(duì)拖把受力分析，如圖所示，拖把受到重力mg，地板的支持力N1，人對(duì)拖把桿向下的力F1，地板對(duì)拖把的摩擦力f1，則N1＝mg＋F1sin53°，拖把勻速運(yùn)動(dòng)則有f1＝F1cos53°，又f1＝μN(yùn)1，解得拖把與地板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(3,14)。當(dāng)給拖把施加更大的力后，拖把受到地板的支持力變大，摩擦力將增大，支持力N2＝mg＋F2sin53°，摩擦力f2＝μN(yùn)2，解得f2≈7.7N，選項(xiàng)B正確。【總結(jié)提升】本題的易錯(cuò)點(diǎn)為建立起錯(cuò)誤的模型，誤認(rèn)為沿拖把桿向下的力增大到F2=20N時(shí)，拖把仍勻速運(yùn)動(dòng)，求得f2=F2cos53°=12N，誤選C。14.如圖所示，AB是重力為G的勻質(zhì)細(xì)直桿，其中A端通過(guò)光滑鉸鏈固定于豎直墻壁上，B端受一與細(xì)直桿夾角恒為60°的拉力作用，使桿由水平位置緩慢沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到豎直位置。求：(1)當(dāng)桿與墻壁的夾角為60°時(shí)，桿A、B端受到的作用力的大??；(2)當(dāng)桿與墻壁的夾角為30°時(shí)，桿A、B端分別受到的作用力的大小?！窘馕觥?1)當(dāng)桿與墻壁的夾角為60°時(shí)，對(duì)桿的受力分析如圖所示：據(jù)平衡條件可得FB＝Gsin30°＝eq\f(G,2)，F(xiàn)A＝Gcos30°＝eq\f(\r(3)G,2)(2)當(dāng)桿與墻壁的夾角為30°時(shí)，對(duì)桿的受力分析如圖所示：由三力組成的矢量三角形與△ACD相像，有eq\f(FA′,AD)＝eq\f(FB′,CD)＝eq\f(G,AC)設(shè)桿子長(zhǎng)為l0，由幾何關(guān)系知CD＝eq\f(l0,4)，AC＝eq\f(\r(3),2)l0，AD＝eq\f(\r(13),4)l0解得FA′＝eq\f(\r(39),6)G，F(xiàn)B′＝eq\f(\r(3),6)G答案：(1)FA＝eq\f(\r(3)G,2)FB＝eq\f(G,2)(2)FA′＝eq\f(\r(39),6)GFB′＝eq\f(\r(3),6)G【總結(jié)提升】(1)三力平衡必共點(diǎn)；(2)當(dāng)角的關(guān)系簡(jiǎn)單確定時(shí)，利用三角函數(shù)求解，當(dāng)邊的關(guān)系確定時(shí)，常用相像三角形法求解；(3)圖解法只能定性分析力的大小改變，解析法可以定量計(jì)算力的大小。利用解析法分析時(shí)，受力分析是前提，因此也須要用圖解法畫(huà)出受力圖?！炯庸逃?xùn)練】(2024·商丘模擬)如圖(a)所示，三棱柱的左、右兩側(cè)斜面的傾角α=β=45°，物塊P、Q用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連，分別