高考物理总复习 第二章 相互作用 核心素养提升练六 2.3 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

受力分析共点力的平衡(45分钟100分)(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分，14题为单选题，5题为多选题)1.如图所示，物体A和B叠放在固定光滑斜面上，A、B的接触面与斜面平行，当A、B以相同的速度沿斜面向上运动时，关于物体A的受力个数，正确的是()A.2B.3C.4D.5【解析】选B。由于A、B一起运动，加速度相同，没有相对运动趋势，故没有摩擦力。物体A受到重力、支持力、压力共3个力，选项B正确。【加固训练】“阶下儿童仰面时，清明妆点正堪宜。游丝一断浑无力，莫向东风怨别离。”这是红楼梦中咏风筝的诗，风筝在风力F、线的拉力T以及重力G的作用下，能够高高地飞在蓝天上。关于风筝在空中的受力可能正确的是()【解析】选A。在B、C、D三个受力图中，合力不可能为零，不能处于平衡状态，只有A图，在三个力的作用下能处于平衡状态，故A正确，B、C、D错误。2.(2018·朔州模拟)如图所示，相隔一定距离的两个相同的圆柱体A、B固定在等高的水平线上，一细绳套在两圆柱体上，细绳下端悬挂一重物。绳和圆柱体之间无摩擦，当重物一定时，绳越长()A.绳对圆柱体A的作用力越小，作用力与竖直方向的夹角越小B.绳对圆柱体A的作用力越小，作用力与竖直方向的夹角越大C.绳对圆柱体A的作用力越大，作用力与竖直方向的夹角越小D.绳对圆柱体A的作用力越大，作用力与竖直方向的夹角越大【解析】选A。题中装置关于A、B连线的中垂线对称，因此三段绳中的张力相等。对物体，两段绳的张力的合力等于物体的重力，若绳越长，则两段绳间的夹角越小，则张力越小。对A圆柱体，两段绳的张力的合力即对圆柱体的作用力，绳越长，两绳的夹角越大，则合力越小，合力方向与竖直方向的夹角越小，选项A正确。3.(创新预测)如图所示，乙烷球棍模型是由6个氢原子球和2个碳原子球组成，其中，下层的3个氢原子与碳原子之间用铰链轻杆连接，碳氢键与碳碳键间的夹角为120°，各层碳氢键间的夹角为120°，已知，每个氢原子模型球的质量为m0，每个碳原子模型球的质量为3m0，共价键的质量不计。若假设碳碳键的张力和底层碳氢键的张力分别为F1、F2，则关于F1、F2的值正确的是()A.F1=6m0g，F2=9m0gB.F1=9m0g，F2=4m0gC.F1=6m0g，F2=6m0gD.F1=4m0g，F2=9m0g【解析】选C。将上层看作一个整体，整体受到重力和碳碳键的张力，故F1=6m0g，对下层碳原子分析，根据力的平衡条件可得3F2cos 60°=9m0g，解得F2=6m0g，选项C正确。4.如图所示，一只松鼠沿着较粗均匀的树枝从右向左缓慢爬行，在松鼠从A运动到B的过程中，下列说法正确的是()A.松鼠对树枝的弹力保持不变B.松鼠对树枝的弹力先减小后增大C.松鼠对树枝的摩擦力先减小后增大D.树枝对松鼠的作用力先减小后增大【解析】选C。设树枝的切线与水平方向的夹角为，松鼠所受的弹力N=mgcos，从A到B的过程中，先减小后增大，则弹力先增大后减小，选项A、B错误；松鼠所受的摩擦力f=mgsin，从A到B的过程中，先减小后增大，则摩擦力先减小后增大，选项C正确；树枝对松鼠的作用力与松鼠的重力等大反向，所以树枝对松鼠的作用力大小不变，选项D错误。5.(2019·新乡模拟)如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比()A.B对A的支持力不变 B.B对A的支持力减小C.木板对B的支持力增大D.木板对B的摩擦力增大【解析】选B、C。开始时，A只受到重力和支持力作用而处于平衡状态，所以B对A的支持力与A的重力大小相等、方向相反，A不受B的摩擦力作用，P转动后，A受到重力、B对A的支持力和摩擦力作用而平衡，此时B对A的支持力和摩擦力的合力与A的重力大小相等，所以B对A的支持力一定减小了，B正确，A错误；以整体为研究对象，受到总重力G、板的支持力N和摩擦力f作用，设板的倾角为，由平衡条件有N=Gcos ，f=Gsin ，减小，N增大，f减小，C正确，D错误。二、计算题(本题共15分，需写出规范的解题步骤)6.如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态。m与M相接触边与竖直方向的夹角为，若不计一切摩擦，求：(1)水平面对正方体M的弹力大小。(2)墙面对正方体m的弹力大小。【解析】(1)以两个正方体整体为研究对象，竖直方向上受到向上的支持力和向下的重力，处于静止状态，所以水平面对正方体M的弹力大小为(M+m)g。(2)对正方体m进行受力分析，如图所示把FN2沿水平方向和竖直方向分解有FN2cos =FN1FN2sin =mg解得：FN1=答案：(1)(M+m)g(2)(25分钟50分)7.(7分)(2018·威海模拟)如图所示，传送带沿逆时针方向匀速转动。小木块a、b用细线连接，用平行于传送带的细线拉住a，两木块均处于静止状态。关于木块受力个数，正确的是()A.a受4个，b受5个B.a受4个，b受4个C.a受5个，b受5个D.a受5个，b受4个【解析】选D。先分析木块b的受力，木块b受重力、传送带对b的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力、细线的拉力，共4个力；再分析木块a的受力，木块a受重力、传送带对a的支持力、沿传送带向下的滑动摩擦力及上、下两段细线的拉力，共5个力，故D正确。【总结提升】受力分析的三个方法(1)假设法：在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后分析该力存在对物体运动状态的影响来判断该力是否存在。(2)整体法：将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法。(3)隔离法：将所研究的对象从周围的物体中分离出来，单独进行受力分析的方法。8.(7分)如图所示，两个相同的固定斜面上分别放有一个处于静止的三角形木块A、B，它们的质量相等。A木块左侧面沿竖直方向，B木块左侧面垂直于斜面，在两斜面上分别放上一个相同的光滑球后，木块仍保持静止，则放上球后()A.A木块受到的摩擦力等于B木块受到的摩擦力B.A木块受到的摩擦力小于B木块受到的摩擦力C.A木块对斜面的压力等于B木块对斜面的压力D.A木块对斜面的压力大于B木块对斜面的压力【解析】选A。设球的质量为m，A、B的质量为M，斜面的倾角为。以球与A整体为研究对象，由平衡条件可得，A木块受到的摩擦力FfA=(M+m)gsin ，同理，以球与B整体为研究对象，B木块受到的摩擦力FfB=(M+m)gsin ，则FfA=FfB，A正确，B错误。以A为研究对象，受力分析如图甲所示，由平衡条件得，斜面对A的支持力FNA=Mgcos -FN1sin ，以B为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件得，斜面对B的支持力FNB=Mgcos ，故FNA<FNB。由牛顿第三定律可知，A木块对斜面的压力小于B木块对斜面的压力，C、D错误。【加固训练】质量为M的半球形物体A和质量为m的球形物体B紧靠着放在倾角为的固定斜面上，并处于静止状态，如图所示。忽略B球表面的摩擦力，则关于物体受力情况的判断正确的是()A.物体A对物体B的弹力方向沿斜面向上B.物体A受到的静摩擦力大小为Mgsin C.物体B对物体A的压力大于mgsin D.物体B对斜面的压力等于mgcos 【解析】选C。隔离物体B进行受力分析如图所示，可知物体B受到重力mg、斜面的支持力FN1和物体A对其的弹力FN2。由于物体A对物体B的弹力与二者的接触面垂直，故物体A对物体B的弹力不是平行于斜面向上，而是偏向上一些，选项A错误；将物体A和B看成一个整体，由受力分析可知，物体A受到的静摩擦力大小为Ff=(M+m)gsin ，选项B错误；对物体B，根据平衡条件可得mgsin =FN2cos ，FN1+FN2sin =mgcos ，可解得FN2=mg>mgsin ，FN1=mg(cos -sintan )<mgcos ，故选项C正确，D错误。9.(7分)如图所示，物块A和滑环B用绕过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接，滑环B套在与竖直方向成=37°的粗细均匀的固定杆上，连接滑环B的绳与杆垂直并在同一竖直平面内，滑环B恰好不能下滑，滑环和杆间的动摩擦因数=0.4，设滑环和杆间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块A和滑环B的质量之比为()A. B.C.D.【解析】选C。设物块A和滑环B的质量分别为m1、m2，若杆对B的弹力垂直于杆向下，因滑环B恰好不能下滑，则由平衡条件有m2gcos =(m1g-m2gsin )，解得=；若杆对B的弹力垂直于杆向上，因滑环B恰好不能下滑，则由平衡条件有m2gcos =(m2gsin -m1g)，解得=-(舍去)。综上选项C正确。10.(7分)如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为=45°，已知弹簧的劲度系数为k，则弹簧形变量不可能是()A.B.C.D.【解析】选B。对a球进行受力分析，利用图解法可判断：当弹簧上的拉力F与细线上的拉力垂直时，拉力F最小，为Fmin=2mgsin =mg，再根据胡克定律得：最小形变量x=，则形变量小于是不可能的，由图可知在条件允许的情况下，拉力F可以一直增大，所以应该选B。11.(7分)(2016·全国卷)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上，一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()A.B.C.mD.2m【解题指导】解答本题应注意以下两点：(1)“a、b间的距离恰好等于圆弧的半径”说明a、b与圆心形成等边三角形。(2)“轻环”“不计所有摩擦”说明在a处两绳与半径夹角相等。【解析】选C。设小物块的质量为m1。如图，由细线上的张力处处相等知F1=F2=mg，由平衡时a、b间的距离恰好等于圆弧的半径，结合几何知识知1=2=3=30°，=120°；结点受力F1、F2、m1g，由平衡条件得m1g=F1=F2=mg，故m1=m。故选C。12.(15分)(2019·合肥模拟)如图所示，质量M=1 kg 的木块套在水平固定杆上，并用轻绳与质量m=0.5 kg的小球相连，今用跟水平方向成60°角的力F=5 N拉着小球并带动木块一起向右匀速运动，运动中木块、小球的相对位置保持不变，取g=10 m/s2。在运动过程中，求：(1)轻绳与水平方向的夹角。(2)木块与水平杆间的动摩擦因数。【解析】(1)小球处于平衡状态，其所受合力为零。以小球为研究对象分析受力如图甲所示，由平衡条件得，水平方向Fcos60°-Tcos=0，竖直方向Fsin60°-Tsin-mg=0，解得=30°。(2)以木块和小球整体为研究对象，受力分析如图乙所示，由平衡条件得，水平方向有Fcos 60°-N=0，竖直方向有Fsin 60°+N-mg-Mg=0，解得=。答案：(1)30°(2)