高考物理一轮复习 课练6 受力分析 共点力的平衡（含解析）新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

课练6受力分析共点力的平衡1.如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在竖直向上的力F作用下，A、B保持静止，物体B的受力个数为()A2B4C2或4D无法确定2如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内缓慢从底部爬到a处，则下列说法正确的是()A在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力B在a点碗对蚂蚁的支持力大于在b点的支持力C在a点碗对蚂蚁的作用力大于在b点的作用力D在a点蚂蚁受到的合力大于在b点受到的合力3如图所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，一轻绳一端系在球心正上方的天花板上，另一端系一小球，靠放在半球上，小球处于静止状态现缓慢减小半球的半径，半球的圆心位置不变，在这个过程中，小球始终与半球接触，且绳不竖直，则半球对小球的支持力F1和绳对小球的拉力F2的大小变化情况是 ()AF1变大，F2变小BF1变小，F2变大CF1变小，F2不变DF1先变小后变大，F2变小42020·安徽合肥质检如图所示，倾斜直杆的左端固定在水平地面上，与水平面成角，杆上穿有质量为m的小球a和轻质圆环b，两者通过一条细绳跨过定滑轮相连接当a、b静止时，Oa段绳与杆的夹角也为，不计一切摩擦，重力加速度为g.则下列说法正确的是()Aa可能受到2个力的作用Bb可能受到3个力的作用C绳对a的拉力大小为mgtan D杆对a的支持力大小为mgcos 52020·陕西渭南质检如图所示，在光滑水平地面上与竖直墙壁平行放置一个截面为四分之一圆的光滑柱状物体A，A与竖直墙壁之间悬放一个光滑圆球B，为使整个装置处于静止状态，需对A右侧竖直面施加一水平向左的推力F.现将A向左移动一段较小的距离使整个装置仍保持静止状态，关于移动前后两个静止状态受力情况的比较，下列说法正确的是()A推力F变小B地面受到的压力变小C墙壁对B的弹力变大DA对B的弹力变大62020·贵阳适应性考试(多选)如图所示，一根粗细和质量分布均匀的细绳，两端各系一个质量都为m的小环，小环套在固定水平杆上，两环静止时，绳子过环与细绳结点P、Q的切线与竖直方向的夹角均为，已知绳子的质量也为m，重力加速度大小为g，则两环静止时()A每个环对杆的压力大小都为mg B绳子最低点处的弹力大小为C水平杆对每个环的摩擦力大小都为mgtan D两环间的距离增大，杆对环的摩擦力增大练高考小题72017·全国卷一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A86 cm B92 cmC98 cm D104 cm82019·江苏卷如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右细绳与竖直方向的夹角为，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为()A. B.CTsin DTcos 9.2016·全国卷质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如图所示用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()AF逐渐变大，T逐渐变大 BF逐渐变大，T逐渐变小CF逐渐变小，T逐渐变大 DF逐渐变小，T逐渐变小102016·全国卷(多选)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则()A绳OO的张力也在一定范围内变化 B物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化112017·全国卷如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N.初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为.现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变在OM由竖直被拉到水平的过程中()AMN上的张力逐渐增大 BMN上的张力先增大后减小COM上的张力逐渐增大 DOM上的张力先增大后减小练模拟小题12.2020·山东省枣庄三中质检如图所示，物体A、B叠放在物体C上，C置于水平地面上，水平力F作用于B，使A、B、C一起匀速运动，各接触面间摩擦力的情况是()AB对C有向左的摩擦力BC对A有向左的摩擦力CC受到三个摩擦力作用DC对地面有向右的摩擦力132020·湖北省武昌调研将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角30°，则F的最小值为()A.mg BmgC.mg D.mg142020·河南省商丘模拟如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔质量为m的小球套在圆环上一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力F和圆环对小球的弹力FN的大小变化情况是()AF不变，FN增大 BF不变，FN减小CF减小，FN不变 DF增大，FN减小152020·山东省青岛二中考试(多选)如图所示，横截面为直角三角形的斜劈P，靠在粗糙的竖直墙面上，力F通过球心水平作用在光滑球Q上，P、Q处于静止状态当力F增大时，P、Q仍保持静止，下列说法正确的是()A球Q对地面的压力不变B球Q对斜劈P的支持力增大C斜劈P对竖直墙壁的压力增大D墙面对斜劈P的摩擦力增大162020·山东潍坊一模考试如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜面平行，现给小滑块施加一竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜面，则有 ()A轻绳对小球的拉力逐渐减小B小球对斜劈的压力逐渐增大C对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大D竖直杆对小滑块的弹力先增大后减小综合测评提能力一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)12020·福建仙游一中月考三个质量均为1 kg的相同木块a、b、c和两个劲度系数均为500 N/m的相同轻弹簧p、q用轻绳连接，如图所示，其中a放在光滑水平桌面上，开始时p弹簧处于原长，木块都处于静止状态现用水平力F缓慢地向左拉p弹簧的左端，直到c木块刚好离开水平面为止，g取10 m/s2.该过程p弹簧的左端向左移动的距离是 ()A4 cm B6 cmC8 cm D10 cm22020·广东五校联考如图所示，物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮A静止在倾角为45°的粗糙斜面上，B悬挂着已知质量mA3mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°减小到30°，那么下列说法中正确的是 ()A弹簧的弹力将减小B物体A对斜面的压力将减小C物体A受到的静摩擦力将减小D弹簧的弹力及物体A受到的静摩擦力都不变32020·济南模拟如图所示，在倾角为37°的斜面上放置一质量为0.5 kg的物体，用一大小为1 N，平行于斜面底边的水平力F推物体时，物体保持静止已知物体与斜面间的动摩擦因数为，物体受到的摩擦力大小为(sin 37° 0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2)()A3 N B2 NC. N D. N42020·湖南长郡中学模拟如图所示，质量为m的硬质面字典A对称放在硬质面的书本B上，将书本B的一端缓慢抬高至字典刚要滑动，此时书脊与水平面的夹角为.下列说法中正确的是()AB对A的作用力为零BB的一个侧面对A的弹力为mgcos CB对A的最大静摩擦力的合力为mgsin DA受到3个力的作用52020·河北省邢台二中检测轻绳一端系在质量为m的物块A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上，现用水平力F拉住绳子上一点O，使物块A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是()AF1保持不变，F2逐渐增大BF1保持不变，F2逐渐减小CF1逐渐增大，F2保持不变DF1逐渐减小，F2保持不变6.2020·辽宁东北育才学校模拟如图所示，置于地面的矩形框架中用两细绳拴住质量为m的小球，绳B水平设绳A，B对球的拉力大小分别为F1、F2，它们的合力大小为F.现将框架在竖直平面内绕左下端缓慢逆时针旋转90°，在此过程中()AF1先增大后减小 BF2先增大后减小CF先增大后减小 DF先减小后增大72020·武汉武昌调研AB是重力为G的匀质细杆，其A端通过光滑铰链固定于竖直墙上、B端与细绳一端连接，细绳的另一端固定在竖直墙面上的C点，如图所示已知三角形ABC恰好为等边三角形，则细杆的A端受到的作用力F大小为(友情提示：物体受三个力作用而平衡时，三力若方向不平行，必共点)()A.G BGC.G D.G82020·重庆一中模拟如图，一物块在外力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动，已知物块质量为1 kg，与桌面间动摩擦因数0.75，重力加速度g取10 m/s2，外力F的最小值为()A5 N B6 NC7.5 N D8 N二、多项选择题(本题共2小题，每小题4分，共8分)9.预测新题如图所示，甲、乙两建筑工人用简单机械装置将工件从地面开始提升并运送到楼顶当重物提升到一定高度后，两工人保持位置不动，甲缓慢释放手中的绳子，使乙能够用一始终处于水平状态的轻绳将工件缓慢向左拉动，最后将工件运送至乙所在位置设两绳端始终在同一水平面上，绳的重力及滑轮的摩擦不计，滑轮的大小忽略不计，则在工件向左移动的过程中()A甲手中绳子上的拉力不断减小B楼顶对甲的支持力不断增大C楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力D乙手中绳子上的拉力不断增大10如图所示，斜面体A静止放置在水平地面上质量为m的滑块B在外力F1和F2的共同作用下沿斜面体表面向下运动，当F1方向水平向右、F2方向沿斜面体的表面向下时，斜面体受到地面的摩擦力方向向左则下列说法中正确的是()A若只撤去F1，在滑块B仍沿斜面向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的方向可能向右B若只撤去F2，在滑块B仍沿斜面向下运动的过程中，A所受地面摩擦力的方向可能向右C若只撤去F2，在滑块B仍沿斜面向下运动的过程中，A所受地面摩擦力不变D若同时撤去F1和F2，滑块B的加速度方向一定沿斜面向下三、非选择题(本题共3小题，共28分)11(8分)如图所示，水平细杆上套一环A，环A与球B间用一不可伸长轻质绳相连，质量分别为mA0.40 kg和mB0.30 kg，由于B球受到水平风力作用，使环A与球B一起向右匀速运动运动过程中，绳始终保持与竖直方向夹角30°，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)B球受到的水平风力大小；(2)环A与水平杆间的动摩擦因数12(12分)如图甲、乙所示，传送带上有质量均为m的三个木块1、2、3，中间均用原长为L、劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与传送带间的动摩擦因数均为，其中木块1被与传送带平行的细线拉住，传送带按图示方向匀速运动，三个木块处于平衡状态(1)在图甲状态下，1、3两木块之间的距离是多大？(2)在图乙状态下，细线的拉力是多大？木块1、3之间的距离又是多大？13(8分)用等长的轻细线悬挂质量分别为m1、m2的两带电小球于天花板上的同一点O，两球平衡时如图所示，试问：(1)两小球所带电荷的电性、电荷量的大小关系如何？(2)两小球质量关系如何？课练6受力分析共点力的平衡狂刷小题夯基础1B对AB整体分析，受重力和推力F，如果墙壁对整体有支持力，整体水平方向不能平衡，矛盾，故墙壁对整体水平方向没有弹力，故也就没有摩擦力；隔离物体A分析，受重力、支持力和B对A的静摩擦力，再隔离物体B分析，受推力F、重力、A对B的压力和平行于斜面方向的静摩擦力，共4个力，故B正确2A蚂蚁缓慢上爬，可以认为蚂蚁处于平衡状态，则合力始终为零，受力分析，根据共点力平衡有fmgsin ，Nmgcos ，因为a点的比b点的大，所以在a点碗对蚂蚁的摩擦力大于在b点的摩擦力，在a点碗对蚂蚁的支持力小于在b点的支持力，故A正确，B错误；在a点和b点，碗对蚂蚁的作用力都等于蚂蚁的重力，所以在a点碗对蚂蚁的作用力等于在b点的作用力，在a、b两点的合力都为零，故CD错误3C以小球为研究对象，分析小球受力情况：重力G，轻绳的拉力F2和半球面的支持力F1，作出F1、F2的合力F，由平衡条件得知FG.由相似三角形得，得到F1G，F2G，在缓慢减小半球半径的过程中，O1O不变，AO减小，O1A不变，可见F1变小，F2不变，故选项C正确4C对小球a受力分析，如图所示，小球a一定受3个力的作用，由于b为轻质圆环，因此其不受重力的作用，b静止时，只受两个力的作用，由力的平衡条件可知FFNb，AB错误；对小球a由力的平衡条件可知，沿杆方向有Fcos mgsin ，解得绳对a的拉力Fmgtan ，C正确；垂直杆方向有mgcos Fsin FNa，解得FNamgcos mgsin tan ，D错误5A先以小球为研究对象，分析受力情况，当柱状物体向左移动时，N2与竖直方向的夹角减小，由图1看出，柱状物体对球的弹力N2与墙对球的弹力N1均减小则由牛顿第三定律得知，球对柱状物体的弹力减小再对整体分析受力如图2所示，由平衡条件得知，FN1，推力F变小地面对整体的支持力NG总，保持不变故A正确6BD以两环和绳子组成的整体为研究对象，受重力、支持力以及摩擦力的作用，则竖直方向上2FN2mgmg，解得FN，由牛顿第三定律可知，每个环对杆的压力大小都为FN，A错误；对左半部分绳子受力分析，如图1所示，则水平方向有TFsin 、竖直方向有Fcos ，绳子最低点处的弹力大小为T，B正确；由以上可解得F，对左环受力分析，如图2所示，由力的平衡条件得：Fsin Ff，FF，则环所受的摩擦力大小为Ff，C错误；两环之间的距离增大，增大，则杆对环的摩擦力增大，D正确7B设绳子的拉力为F，则有2Fcos mg，cos ，解得Fmg；第二次2Fmg，解得Fmg，故，根据胡克定律，解得x12 cm，故第二次平衡后弹性绳的总长度为92 cm，选项B正确8C本题考查共点力平衡气球在水平方向上仅受风对其的作用力与拉力的分力，由于气球静止水平方向受力平衡，根据共点力平衡的规律可知，风对气球作用力的大小为FTsin ，选项C正确9A本题考查共点力作用下的动态平衡，以结点O为研究对象，受三个力的作用，绳子OB对结点O的拉力大小等于物体的重力mg且保持不变，三力构成力的三角形，如图所示，在O点向左移动的过程中，拉力FT与竖直方向的夹角逐渐增大，由图知力F和FT均逐渐变大，选项A正确10BD本题考查受力分析整个系统处于静止状态，故连接a和b的绳的张力一定等于a的重力，选项C错误；两绳的夹角不变，且绳的拉力不变，故绳OO的拉力也不变，选项A错误；对b，绳的拉力不变，重力不变，当外力F变化时，b所受支持力和摩擦力一定变化，选项BD正确11AD作出OM绳与竖直方向成角时重物的受力图，OM、MN两绳拉力的合力与重物重力平衡如图由正弦定理，得：恒量，随角的增大，sin 增大(0<90°)，FMN增大；而在从0增加到90°的过程中，sin()先增大后减小，所以FOM先增大后减小，可知正确选项为A、D.12D以A为研究对象，可知A与C间无摩擦力，以B为研究对象易知，C对B有向左的摩擦力，B对C有向右的摩擦力，以A、B、C整体为研究对象可知地面对C有水平向左的摩擦力，综上D正确13B将a、b看成一个整体受力分析可知，当力F与Oa垂直时，F有最小值，可知此时Fmin2mgsin mg，B正确14.C小球沿圆环缓慢上移可看成小球处于平衡状态，对小球进行受力分析，如图所示，由图可知，当小球上移时，R不变，AB减小，故F减小，FN不变，而FF，故C正确15BC以P、Q整体为研究对象，水平向右的力F与墙壁的支持力等大反向，故墙壁对P的支持力增大，由牛顿笫三定律知，C正确对Q，受力分析如图1所示，可知当力F增大时，P、Q间的作用力增大，球Q对地面的压力增大，B正确，A错误对P，受力分析如图2所示，开始时P与墙壁的摩擦力方向不确定，故无法判断此摩擦力的变化，故D错误16.C对小球受力分析，受重力G1、支持力N1和细线的拉力T，如图甲所示，根据平衡条件可知，T增大，N1减小，根据牛顿第三定律，小球对斜劈的压力也减小，A、B均错误；对小球和滑块整体分析，受重力G、斜面的支持力N1，杆的支持力N，拉力F，如图乙所示，根据平衡条件，水平方向NN1sin ，竖直方向FN1cos G，因N1减小，故N减小，F增大，C正确，D错误综合测评提能力1Cp弹簧的左端向左移动的距离等于p、q两弹簧的形变量之和xq，xp，p弹簧的左端向左移动的距离为xxpxq8 cm，C正确2C设mA3mB3m，对物体B受力分析，受重力和拉力，由二力平衡得弹簧的弹力不变，A错误；再对物体A进行受力分析，受重力、支持力、弹簧的弹力和静摩擦力，如图所示刚开始由于mAgsin 45°mg>mBgmg，所以摩擦力沿斜面向上，斜面倾角变为30°以后摩擦力仍然沿斜面向上根据平衡条件得到fT3mgsin 0，N3mgcos 0，解得f3mgsin T3mgsin mg，N3mgcos .当减小时，物体A受到的静摩擦力f将减小，物体A对斜面的压力N增大，故C正确，B、D错误3C物体重力沿斜面向下的分力为mgsin 37°0.5×10×0.6 N3 N，用平行于斜面底边的水平力F1 N推物体时，物体保持静止，由平衡条件可得物体受到沿斜面向上的摩擦力f13 N，平行于斜面底边的摩擦力f21 N，则物体受到的摩擦力大小为f N N选项C正确4CB对A的作用力大小为A的重力mg，方向竖直向上，故A错误；B的一个侧面对A的弹力Nmgcos ，故B错误；A受力平衡，根据平衡条件得，B对A的最大静摩擦力的合力f合mgsin ，故C正确；A处于静止状态，对A进行受力分析，A受到重力，书本B两侧对A的两个支持力，B书两侧对A的两个摩擦力，共5个力，故D错误5B以圆环、物块A及轻绳整体为研究对象，分析受力情况，如图1所示，根据平衡条件得，杆对环的摩擦力F1G，保持不变，杆对环的弹力F2F.再以结点O为研究对象，分析受力情况，如图2所示，由平衡条件得Fmgtan ；在物块A从题图中实线位置缓慢下降到虚线位置的过程中，逐渐减小，则F逐渐减小，F2逐渐减小，故选B.6B对小球受力分析如图所示，小球处于静止状态，受力平衡，两绳的拉力的合力与重力大小相等，方向相反，则F不变，根据平行四边形定则可知，将框架在竖直平面内绕左下端缓慢逆时针旋转90°的过程中，F1逐渐减小，F2先增大后减小，当绳A处于水平方向时，F2最大，故选B.7A由题意对细杆受力分析可知，细绳的拉力T沿BC方向向上、细杆的重力G自AB中点向下，重力的反向延长线与BC的交点在BC的中点D，则结合题中提示信息可知细杆A端受到的作用力F的方向应为从A指向D，再将三力平移构成矢量三角形，结合几何知识可知FG，选项A正确8B设F与水平方向夹角为，根据平衡知识可知：Fcos (mgFsin )，解得F；由数学知识可知，cos 0.75sin 的最大值为1.25，则外力F的最小值为Fmin6 N，故选B.9CD对甲、乙手中绳子的结点进行受力分析，作出力的动态三角形如图所示，由图可知随着乙向左拉动工件，甲手中绳子上的拉力逐渐增大，由甲受力平衡可知，楼顶对甲的支持力逐渐减小，A、B错误，由平衡条件知，f甲F拉sin ，f乙F拉 sin (、位置如图所示)，由图可知>，即f甲>f乙，所以在移动的过程中，楼顶对甲的摩擦力大于对乙的摩擦力，C正确，由图可得tan ，角增大时f乙增大，根据平衡条件可知，乙手中绳子上的拉力不断增大，D正确10CD选斜面体为研究对象，其受力当中在水平方向有分力的有：B对A的压力FN，B对A的摩擦力Ff1和地面对A的摩擦力Ff2.如图所示，设斜面倾角为.则：Ff1cos Ff2FNsin .所以：Ff1cos <FNsin .由于Ff1FNFN.故不论FN如何变化，Ff1cos <FNsin 的关系不会改变！所以，只要滑块B沿斜面下滑，地面对斜面的摩擦力方向应始终向左所以A、B均错撤去F2后，B对A的压力FN和摩擦力Ff1不受影响，故地面对A的摩擦力Ff2不变，即C对又由Ff1cos <FNsin ，所以有<tan .同时撤去F1、F2后，重力的下滑分力mgsin >mgcos ，所以滑块B的加速度方向一定向下，即D正确11答案：(1)1.73 N(2)0.25解析：(1)对B球受力分析，如图甲所示，根据平衡条件可得FmBgtan 数据代入得F N1.73 N(2)选取环、球和轻绳整体为研究对象，受力如图乙所示根据平衡条件得FN(mAmB)gFf且fFN解得数据代入得0.25.12答案：(1)2L(2)3mg(sin cos )2L解析：(1)在题图甲中，设1、2间弹簧伸长量为x1,2、3间弹簧伸长量为x2，根据平衡条件和胡克定律，对木块3：kx2mg0对木块2：kx1kx2mg01、3两木块之间的距离为x2Lx1x22L(2)在题图乙中，把三个木块看成整体，根据平衡条件，有T3mgcos 3mgsin 0细线的拉力T3mg(sin cos )在题图乙中，设1、2间弹簧伸长量为l1,2、3间弹簧伸长量为l2，根据平衡条件和胡克定律，对木块2和木块3整体，有kl1·2mgcos 2mgsin 0可得l1对木块3，有kl2mgcos mgsin 0可得l2木块1、3之间的距离l2Ll1l22L.13答案：(1)电性相同，电荷量关系无法确定(2)解析：两小球间为斥力作用，则两小球带同种电荷对两小球受力分析如图，对每个小球，所受重力和库仑力的合力与细线的拉力等大、反向、共线，由正弦定理，得：对小球m1：所以：m1gsin 1Fsin 对小球m2：所以：m2gsin 2Fsin 所以：m1gsin 1m2gsin 2.可知，悬线和竖直方向的夹角只和两小球的质量有关，与小球所带电荷量无关，故无法确定两小球所带电荷量的数量关系