山東專用2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章專題探究二共點力的平衡練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE7專題探究二共點力的平衡1.(2024·四川成都模擬)如圖所示,一重為10N的球固定在支桿AB的上端,今用一段繩子水平拉球,使桿發(fā)生彎曲,已知繩的拉力為7.5N,則AB桿對球的作用力(D)A.大小為7.5NB.大小為10NC.方向與水平方向成53°角斜向右下方D.方向與水平方向成53°角斜向左上方解析:對小球進行受力分析可得,AB桿對球的作用力F和繩的拉力的合力與小球的重力等大、反向,可得F方向斜向左上方,設(shè)AB桿對小球的作用力與水平方向夾角為α,可得tanα=GF拉=43,α=53=12.5N,故只有D項正確.2.(2024·江西兩校聯(lián)考)一個質(zhì)點在三個共點力F1,F2,F3的作用下處于平衡狀態(tài),如圖所示.則它們的大小關(guān)系是(C)A.F1>F2>F3 B.F1>F3>F2C.F3>F1>F2 D.F2>F1>F3解析:因為質(zhì)點在三個共點力F1,F2,F3的作用下處于平衡狀態(tài),所以將三力首尾相連組成一封閉三角形,如圖所示,依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問,三角形中大角對大邊,即得出F3>F1>F2,所以選項C正確.3.(2024·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市聯(lián)合調(diào)研)某人騎自行車沿平直坡道向下運動,其車把上掛有一只水壺,若滑行過程中懸繩始終豎直,如圖所示,不計空氣阻力,則下列說法錯誤的是(D)A.自行車肯定做勻速運動B.壺內(nèi)水面肯定水平C.水壺及水整體的重心肯定在懸繩正下方D.壺身中軸肯定與坡道垂直解析:因運動過程中懸繩始終豎直,則自行車勻速下行,故水壺處于平衡狀態(tài),壺內(nèi)水面肯定水平;由平衡學(xué)問可知水壺及水整體的重心肯定在懸繩正下方;壺身中軸肯定與水平面垂直,故A,B,C正確,D錯誤.4.(2024·浙江杭州質(zhì)檢)如圖所示,晾曬衣服的繩子兩端分別固定在兩根等高的豎直桿上,繩子的質(zhì)量及繩與衣架掛鉤間摩擦均忽視不計.原來衣服保持靜止,一陣恒定的風(fēng)吹來,衣服受到水平向右的恒力而發(fā)生滑動,并在新的位置保持靜止.則相比原來,在新的位置時(C)A.掛鉤左右兩邊繩的拉力不再相等B.繩的拉力肯定不變C.繩對掛鉤作用力變大D.繩對掛鉤作用力不變解析:由于繩與衣架掛鉤間摩擦忽視不計,故掛鉤兩側(cè)的拉力肯定相等,A錯誤;衣服原來是受重力和兩個拉力而平衡,有了風(fēng)力后是四力平衡,則兩根繩子的拉力的合力與重力、風(fēng)力的合力相平衡,故兩根繩子的拉力的合力變大,即繩對掛鉤作用力變大,C正確,D錯誤;假如衣服運動到最右端,明顯兩根繩子的夾角是變更的,而兩根繩子的拉力的合力變大,故兩根繩子的拉力可能變更,B錯誤.5.(2024·山東青島期末)(多選)如圖所示,兩個小球a,b質(zhì)量為mb=2ma=2m,用細線相連并懸掛于O點,現(xiàn)給小球a施加一個拉力F使整個裝置處于靜止狀態(tài),且Oa與豎直方向夾角為45°,則力F的大小可能是(ACD)A.32C.52解析:以兩個小球組成的整體為探討對象,進行受力分析,作出F在不同方向時整體的受力圖,并作出T與F的合力,如圖所示,依據(jù)平衡條件可知F與T的合力與重力總是大小相等、方向相反,由力的合成圖可知,當F與細線Oa垂直時,F有最小值,F的最小值為Fmin=3mgsinθ=326.(2024·陜西渭南模擬)(多選)如圖所示,重物A被繞過小滑輪P的細線懸掛著,重物B放在粗糙的水平桌面上;小滑輪P被一根斜短線系于天花板上的O點;O′是三根線的結(jié)點,bO′水平拉著B物體,cO′沿豎直方向拉著彈簧;彈簧、細線、小滑輪的重力和細線與滑輪間的摩擦力均可忽視,整個裝置處于靜止狀態(tài).若懸掛小滑輪的斜線OP的張力大小是203N,g取10m/s2,則下列說法中正確的是(ABC)A.彈簧的彈力為10NB.重物A的質(zhì)量為2kgC.桌面對B物體的摩擦力為103ND.OP與豎直方向的夾角為60°解析:O′a與aA兩細線拉力的合力與OP線的張力大小相等.由幾何學(xué)問可知FO′a=FaA=20N,且斜線OP與豎直方向的夾角為30°,重物A的重力GA=FaA,所以mA=2kg,B正確,D錯誤;桌面對B的摩擦力Ff=FO′b=FO′acos30°=103N,C正確;彈簧的彈力F彈=FO′asin30°=10N,故A正確.7.(2024·江南名校聯(lián)考)如圖所示,一圓環(huán)套在豎直光滑的桿上,桿的直徑比環(huán)的內(nèi)徑略小,圓環(huán)通過輕彈簧與放在地面上的物塊相連,起先時彈簧處于原長,由靜止釋放圓環(huán),到圓環(huán)向下的速度達到最大的過程中(此過程物塊始終保持靜止)(A)A.圓環(huán)受到的合力在減小B.桿對圓環(huán)的作用力在減小C.地面對物塊的摩擦力在減小D.地面對物塊的支持力在減小解析:圓環(huán)從靜止到速度最大的過程中,對圓環(huán)分析可知,其速度不斷增大,加速度不斷減小,所受的合力不斷減小,A項正確;由于環(huán)在向下運動的過程中,彈簧的長度不斷減小,彈力不斷增大,彈力沿水平方向的分力不斷增大,則桿對圓環(huán)的作用力不斷增大,B項錯誤;對環(huán)、彈簧和物塊整體,沿水平方向,地面對物塊的摩擦力與桿對環(huán)的作用力等大反向,因此地面對物塊的摩擦力不斷增大,C項錯誤;對環(huán)、彈簧和物塊整體探討知,由于環(huán)沿豎直方向向下的加速度不斷減小,因此整體所受合力向上且不斷增大,又因桿光滑,則知地面對物塊的支持力不斷增大,D項錯誤.8.(2024·湖北黃岡模擬)如圖所示,質(zhì)量均為m的A,B兩球,由一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接靜止于半徑為R的光滑半球形碗中,彈簧水平,兩球間距為R,球的半徑遠小于碗的半徑.則彈簧的原長為(D)A.mgk+R B.mgC.23mg3解析:以A球為探討對象,小球受三個力:重力、彈力和球殼的支持力FN,如圖所示,由平衡條件,得到tanθ=mgkx,解得x=mgktanθ,依據(jù)幾何關(guān)系得cosθ=12RR=12,則tanθ=3,所以x=9.(2024·江蘇無錫模擬)如圖,在固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用,F平行于斜面對上.若要物塊在斜面上保持靜止,F的取值應(yīng)有肯定范圍,已知其最大值和最小值分別為F1和F2(F2>0).由此可求出(C)A.物塊的質(zhì)量B.斜面的傾角C.物塊與斜面間的最大靜摩擦力D.物塊對斜面的正壓力解析:當物塊所受外力F為最大值F1時,具有向上的運動趨勢,由平衡條件可得F1=mgsinθ+fm;同理,當物塊所受外力F為最小值F2時,具有向下的運動趨勢,即F2+fm=mgsinθ.聯(lián)立解得fm=F1-F222mgsinθ,由于m和斜面的傾角θ均未知,則無法求m,θ以及物塊對斜面的正壓力,故選項C正確,A,B,D錯誤.10.(2024·河南鄭州質(zhì)檢)如圖所示,a,b兩個小球穿在一根光滑的固定桿上,并且通過一條細繩跨過定滑輪連接.已知b球質(zhì)量為m,桿與水平面成θ角,不計全部摩擦,重力加速度為g.當兩球靜止時,Oa繩與桿的夾角也為θ,Ob繩沿豎直方向,則下列說法正確的是(C)A.a可能受到2個力的作用B.b可能受到3個力的作用C.繩子對a的拉力等于mgD.a的重力為mgtanθ解析:a球受到重力、繩子的拉力以及桿對a球的彈力,三個力的合力為零,選項A錯誤;b球受到重力和繩子的拉力,兩個力合力為零,桿對b球沒有彈力,否則b不能平衡,選項B錯誤;由于b受到重力和繩子拉力處于平衡狀態(tài),則繩子拉力T=mg,同一根繩子上的拉力相等,故繩子對a的拉力等于mg,選項C正確;a球受力如圖所示,依據(jù)正弦定理列式得Tsinθ=解得mag=mgtan11.(2024·河北衡水二中月考)如圖所示,始終桿傾斜固定并與水平方向成30°的夾角;直桿上套有一個質(zhì)量為0.5kg的圓環(huán),圓環(huán)與輕彈簧相連,在輕彈簧上端施加一豎直向上、大小F=10N的力,圓環(huán)處于靜止狀態(tài).已知直桿與圓環(huán)之間的動摩擦因數(shù)為0.7,g=10m/s2.下列說法正確的是(D)A.圓環(huán)受到直桿的彈力,方向垂直直桿向上B.圓環(huán)受到直桿的彈力大小等于2.5NC.圓環(huán)受到直桿的摩擦力,方向沿直桿向上D.圓環(huán)受到直桿的摩擦力大小等于2.5N解析:因彈簧的拉力F=10N>mg=5N,所以圓環(huán)受到垂直直桿向下的支持力FN.同理,拉力沿直桿向上的分力F1=Fsin30°=5N,大于重力沿直桿向下的分力,所以圓環(huán)受到沿直桿向下的摩擦力Ff,如圖所示.由平衡條件得出,垂直直桿方向FN+mgcos30°=Fcos30°,沿直桿方向Ff+mgsin30°=Fsin30°,解得FN=532N,F12.(2024·河南八市模擬)(多選)如圖所示,一個固定的14A.斜面體A與球B之間的彈力漸漸減小B.阻擋墻PQ與球B之間的彈力漸漸減小C.水平推力F漸漸增大D.水平地面對斜面體A的彈力漸漸減小解析:對球B受力分析,如圖(甲)所示,當球B上升時,角θ增大,FAB和FOB均減小,則A,B項正確.對斜面體進行受力分析,如圖(乙)所示,因為FAB減小,由牛頓第三定律知FAB=FBA,故FBA也減小,則推力F減小,水平地面對斜面體的彈力FN也減小,則C項錯誤,D項正確.13.(2024·黑龍江牡丹江一中摸底)兩個帶同種電荷的小球A,B(可視為質(zhì)點)通過絕緣的不行伸長的輕繩相連,若將輕繩的某點O固定在天花板上,平衡時兩個小球的連線恰好水平,且兩根懸線偏離豎直方向的夾角分別為30°和60°,如圖(甲)所示.若將輕繩跨接在豎直方向的光滑定滑輪(滑輪大小可不計)兩端,調(diào)整兩球的位置能夠重新平衡,如圖(乙)所示.求:(1)兩個小球的質(zhì)量之比;(2)圖(