《高考備考指南 物理 》課件-能力課　受力分析　共點力平衡

能力課受力分析共點力平衡(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P13~15)1.(2023年湛江一模)端午節(jié)是中國的傳統(tǒng)節(jié)日，包粽子、吃粽子是人們的傳統(tǒng)習(xí)慣之一.如圖所示，某人把煮好的八個相同的粽子通過八根細(xì)繩用手提起后靜止在空中，已知每個粽子的重力均為mg，每根繩子與豎直方向的夾角均為θ，每根細(xì)繩的拉力大小為T，手受到細(xì)繩作用的合力為F，下列關(guān)系式正確的是()A.F＝TB.F＝mgC.T＝mgD.T＝mgtanθ【答案】C【解析】以所有粽子為對象分析可知F1＝8mg，由牛頓第三定律可知F＝F1＝8mg，B錯誤；由豎直方向平衡可知，8Tcosθ＝8mg，解得T＝mgcosθ，A、D錯誤，C2.(2023年江蘇卷)如圖所示，“嫦娥五號”探測器靜止在月球平坦表面處.已知探測器質(zhì)量為m，四條腿與豎直方向的夾角均為θ，月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的16.每條腿對月球表面壓力的大小為(A.mg4 B.C.mg6cosθ【答案】D【解析】對“嫦娥五號”探測器受力分析有FN＝mg月，則對一條腿有FN1＝14mg月＝mg24，根據(jù)牛頓第三定律可知每條腿對月球表面的壓力為mg24，3.(2023年茂名一模)圖甲為明朝《天工開物》記載測量“號弦”張力的插圖，圖乙為示意圖，弓的質(zhì)量為m＝5kg，弦的質(zhì)量忽略不計，懸掛點為弦的中點.當(dāng)在弓的中點懸掛質(zhì)量為M＝15kg的重物，弦的張角為θ＝120°，g取10m/s2，則弦的張力為()A.50N B.150NC.200N D.2003N【答案】C【解析】如圖，用整體法對弓和物體作受力分析，豎直方向上由受力平衡可知2Fcosθ2＝(M＋m)g，解得F＝200N，C正確4.冰雪運動愛好者利用無人機牽引，在光滑水平冰面上勻速滑行，如圖所示.牽引繩與豎直方向成角θ，人所受空氣阻力恒定，則()A.θ角越大，繩子對人的拉力越大B.θ角越大，地面對人的支持力越大C.空氣對無人機的作用力可能沿著繩子方向D.無人機對繩子的拉力與繩子對人的拉力是一對相互作用力【答案】B【解析】以人為研究對象，受力分析如圖所示.水平方向f＝Tsinθ，豎直方向Tcosθ＋N＝mg，可得T＝fsinθ.人所受空氣阻力恒定，θ角越大，繩子對人的拉力T越小，地面對人的支持力N越大，B正確，A錯誤.以飛機為研究對象，飛機的受力為空氣阻力、繩子拉力和重力，由平衡條件可知空氣阻力與飛機的重力和繩子拉力的合力等大反向，不可能沿著繩子方向，C錯誤.相互作用力產(chǎn)生于兩個相互作用的物體之間，無人機對繩的拉力與繩對人的拉力中涉及三個物體，D5.如圖所示，一粗糙斜面固定在地面上，一細(xì)繩一端懸掛物體P，另一端跨過斜面頂端的光滑定滑輪與物體Q相連，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用水平向左的拉力F緩慢拉動P至細(xì)繩與豎直方向成45°角，Q始終靜止，設(shè)Q所受的摩擦力大小為f，則在這一過程中()A.F一定增大，f一定增大B.F可能不變，f一定增大C.F一定增大，f可能先減小后增大D.F可能不變，f可能先減小后增大【答案】C【解析】根據(jù)題意，對物體P進行受力分析，設(shè)物體P的質(zhì)量為m1，受繩子的拉力T、拉力F和本身重力m1g作用，由于緩慢拉動物體P，則物體P處于動態(tài)平衡，所受的三個力可構(gòu)成閉合三角形，如圖所示.隨著θ的增大，水平拉力F、細(xì)繩拉力T均逐漸增大，設(shè)物體Q的質(zhì)量為m2，斜面的傾角為α，對物體Q進行受力分析，若剛開始T＞m2gsinα，物體Q有上滑趨勢，所受的靜摩擦力沿斜面向下，由平衡條件可得m2gsinθ＋f＝T，則隨著T增大，f增大.若剛開始T＜m2gsinα.物體Q有下滑趨勢，所受的靜摩擦力沿斜面向上，由平衡條件可得T＋f＝m2gsinθ，則隨著T增大，f可能一直減小，也可能先減小到零后反向增大，A、B、D錯誤，C正確.6.如圖所示，兩輕質(zhì)肩帶將裙子對稱地懸掛在三角形衣架上晾曬.每根肩帶傾斜，A處與衣架臂的夾角θ＞90°，則()A.衣架對裙子的作用力大于裙子的重力B.每根肩帶的拉力等于裙子重力的一半C.A處肩帶所受的靜摩擦力小于肩帶的拉力大小D.A處肩帶所受的支持力等于肩帶的拉力大小【答案】C【解析】由裙子處于靜止?fàn)顟B(tài)可知，衣架對裙子的作用力大小等于裙子的重力，A錯誤；由于拉力的方向不是豎直向上，根據(jù)力的合成與分解，每根肩帶的拉力大于裙子重力的一半，B錯誤；對肩帶作受力分析，因摩擦力和支持力相互垂直，兩力合力的大小等于肩帶拉力大小，則A處肩帶所受的靜摩擦力小于肩帶的拉力大小；同樣，A處肩帶所受支持力也小于肩帶的拉力大小，C正確，D錯誤.7.(2023年茂名二模)如圖所示為戶外野炊時的一種便攜式三腳架，三根等長的輕桿通過輕質(zhì)鉸鏈組合在一起.現(xiàn)將三腳架放在水平地面上，吊鍋通過細(xì)鐵鏈懸掛在三腳架正中間.已知吊鍋和細(xì)鐵鏈的總重力為G，輕桿與豎直方向夾角均為30°，忽略支架與鉸鏈間的摩擦，則每根輕桿上承受的壓力為()A.13G B.2C.233G D.【答案】D【解析】根據(jù)受力平衡3Fcos30°＝G，解得F＝239G，D8.(2023年重慶調(diào)研)如圖甲為某風(fēng)景旅游區(qū)的觀光索道.某段時間其運行的簡化示意圖如圖乙，纜索傾角為37°，纜車通過卡扣固定懸掛在纜索上，在纜索牽引下一起斜向上勻速運動.已知纜車和卡扣的總質(zhì)量為m，運行過程中纜車始終處于豎直方向，重力加速度為g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說法正確的是()A.纜索對卡扣的摩擦力為0.6mgB.纜索對卡扣的作用力為0.8mgC.卡扣受到的合外力為mgD.運行過程中纜車處于超重狀態(tài)【答案】A【解析】纜車通過卡扣固定懸掛在纜索上，在纜索的牽引下一起斜向上勻速運動，對纜車和卡扣受力分析如圖，根據(jù)共點力平衡條件可知，f＝mgsin37°＝0.6mg，A正確；纜索對卡扣的作用力為mg，卡扣受到的合外力為0，B、C錯誤；運行過程中纜車處于平衡狀態(tài)，D錯誤.9.2024年春節(jié)，為增加節(jié)日的喜慶氣氛，某條街道兩旁用如圖所示的裝置掛上了大紅燈籠.OA、OC為輕繩，OA與豎直墻壁的夾角為53°，OB為輕彈簧，彈簧的勁度系數(shù)為1000N/m，彈簧處于水平方向上.已知燈籠質(zhì)量為6kg，sin53°＝0.8，重力加速度大小g取10m/s2，則下列說法正確的是()A.彈簧可能處于拉伸狀態(tài)，也可能處于壓縮狀態(tài)B.彈簧和輕繩OA對O點的作用力大小為30NC.彈簧的形變量為8cmD.輕繩OA上的彈力大小為50N【答案】C【解析】以O(shè)點為研究對象，輕繩OC對O點的拉力方向豎直向下，輕繩OA對O點的拉力方向沿OA方向指向左上方，根據(jù)共點力的平衡條件可得，彈簧對O點的彈力方向應(yīng)該為水平向右，所以彈簧應(yīng)處于壓縮狀態(tài)，A錯誤；彈簧和輕繩OA對O點的作用力大小與輕繩OC對O點豎直向下的拉力大小相等，方向相反，輕繩OC對O點豎直向下的拉力大小等于燈籠重力大小，即G＝mg＝60N，B錯誤；根據(jù)共點力的平衡條件和力的正交分解可得，水平方向上有FOAsin53°＝kx，豎直方向上有FOAcos53°＝mg，兩式聯(lián)立解得輕繩OA上的彈力為FOA＝100N，彈簧的形變量為x＝0.08m＝8cm，C正確，D錯誤.10.如圖所示為汽車內(nèi)常備的兩種類型的“千斤頂”：甲是菱形，乙是“y”形，搖動手柄，使螺旋桿轉(zhuǎn)動，A、B間距離發(fā)生改變，從而實現(xiàn)重物的升降.若物重均為G，螺旋桿保持水平，AB與BC之間的夾角都為θ，不計桿件自重，則甲、乙兩千斤頂螺旋桿的拉力大小之比為()A.1∶1 B.1∶2C.2∶1 D.2∶3【答案】A【解析】根據(jù)題意，對“y”形千斤頂B點進行受力分析，如圖甲所示，由平衡條件得F＝Gcotθ；對菱形千斤頂C點受到的壓力G分解成沿兩臂的兩個分力F1，根據(jù)對稱性可知，兩臂受到的壓力大小相等，有2F1sinθ＝G，對菱形千斤頂B點進行受力分析，如圖乙所示，由平衡條件得F'＝2F1cosθ，聯(lián)立解得F'＝Gcotθ，則甲、乙兩千斤頂螺旋桿的拉力大小之比為1∶1.A正確.11.(多選)如圖所示，水平地面粗糙，A、B兩同學(xué)站在地上水平推墻.圖甲中A向前推B，B向前推墻；圖乙中A、B同時向前推墻.每人用力的大小都為F，方向水平.下列說法正確的是()A.甲方式中墻受到的推力為2FB.乙方式中墻受到的推力為2FC.甲方式中兩位同學(xué)受到的地面摩擦力大小都為FD.乙方式中兩位同學(xué)受到的地面摩擦力大小都為F【答案】BD【解析】甲方式中，先對A同學(xué)作受力分析，水平方向受B對A的向后的彈力和地面對A的向前的靜摩擦力的作用，豎直方向受重力和支持力的作用.再對B同學(xué)作受力分析，受A對B的彈力和墻壁對B的彈力.根據(jù)平衡條件可得，墻壁對B的彈力等于A對B的彈力，等于F，B所受的摩擦力為0，故A、C錯誤.乙方式中，A、B兩同學(xué)在水平方向上受墻壁彈力和地面靜摩擦力作用而平衡，已知地面對兩同學(xué)的摩擦力都為F，此時墻受到的推力為2F，故B、D正確.12.斜劈是生活中常用的一種小工具，可以增加物體的穩(wěn)定性.如圖所示，將斜劈墊在光滑小球的下端，可使小球靜止在光滑豎直墻壁和斜劈之間.若小球的質(zhì)量為m，斜劈尖端的角度為θ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.下列說法中正確的是()A.小球受到的墻壁的彈力大小為12B.斜劈對小球的支持力為2mgC.斜劈與地面間的動摩擦因數(shù)可能為tanD.增大小球的質(zhì)量，斜劈不可能向右滑動【答案】C【解析】隔離小球，對小球進行受力分析，如圖甲所示，由平衡條件可得，小球受到的墻壁的彈力大小為N1＝mgtanθ，斜劈對小球的支持力為N2＝mgcosθ，A、B錯誤；對整體進行受力分析如圖乙所示，由平衡條件可得，斜劈與地面間的摩擦力為f＝N1＝mgtanθ，當(dāng)M＝m時，斜劈與地面間的動摩擦因數(shù)可能為μ＝fN＝mgtanθ(M＋m)g＝tanθ2，C正確；增大小球的質(zhì)量，當(dāng)N1＝mgtan甲乙13.如圖所示，某戶人家用三根細(xì)線a、b、c連接燈籠1和燈籠2，細(xì)線a一端固定在天花板上，細(xì)線c水平，一端固定在豎直墻壁上.三根細(xì)線a、b、c的彈力大小分別為Ta、Tb、Tc，則()A.Tc＜Tb＜Ta B.Ta＜Tb＜TcC.Tb＜Tc＜Ta D.Ta＜Tc＜Tb【答案】A【解析】設(shè)燈籠的質(zhì)量為m，細(xì)線a與豎直方向夾角為α，把兩個燈籠看成整體，受力方向如圖所示，由平衡條件，則有Ta＝2mgcosα，Tc＝2mgtanα＝2mgsinαcosα，Ta＞Tc.對燈籠2進行受力分析可得Tb＝(mg)2＋Tc2＝(mg)2＋2mgsinαcosα2＝mgcosα1＋3sin2α，可知14.如圖所示，質(zhì)量為m的小球用一輕繩豎直懸吊于O點.現(xiàn)用一光滑的金屬掛鉤向右緩慢拉動輕繩至虛線位置，在此過程中，下列說法正確的是()A.鉤子對繩子的作用力水平向右B.鉤子對繩子的作用力逐漸增大C.繩子的張力逐漸增大D.鉤子對繩子的作用力可能等于2mg【答案】B【解析】鉤子對繩子的力與繩子對鉤子的力是相互作用力，方向相反，兩段繩子對鉤子的作用力的合力向左下方，故鉤子對細(xì)繩的作用力向右上方，A錯誤；兩段繩子拉力大小相等，均等于mg，夾角在減小，根據(jù)平行四邊形定則可知，合力變大，故根據(jù)牛頓第三定律，鉤子對細(xì)繩的作用力也逐漸變大，B正確；物體受重力和拉力的作用而平衡，故拉力T＝mg，而同一根繩子的張力處處相等，繩子的拉力大小一直為mg，大小不變，C錯誤；因為鉤子與細(xì)繩的接觸點A始終在一條水平線上，兩段繩子之間的夾角不可能達(dá)到90°，細(xì)繩對鉤子的作用力小于2mg，鉤子對細(xì)繩的作用力也不可能等于2mg，D錯誤.15.(2023年廣東模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的正方體和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和水平面間，處于靜止?fàn)顟B(tài).m和M的接觸面與豎直方向的夾角為α，重力加速度為g，若不計一切摩擦，下列說法正確的是()A.水平面對正方體M的彈力大于(M＋m)gB.水平面對正方體M的彈力大小為(M＋m)gcosαC.墻面對正方體m的彈力大小為mgtanαD.墻面對正方體M的彈力大小為mg【答案