高考物理一轮复习：第05练受力分析共点力平衡(解析版)9314.pdf

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1、1 专题 02 相互作用 第 05 练 受力分析 共点力平衡 基础训练 1.(2020浙江7月选考)矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机当战斗机以速度 v 斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示已知飞机受到重力G、发动机推力 F1、与速度方向垂直的升力 F2和与速度方向相反的空气阻力 Ff.下列受力分析示意图可能正确的是()【答案】A【解析】由题意可知，战斗机所受重力竖直向下，F2方向与速度方向垂直，Ff方向与速度方向相反，故选项 A 正确 2.如图所示，水平面上的 P、Q 两物块的接触面水平，二者叠在一起在作用于 Q 上的水平恒定拉力 F 的作用下向右做匀速运动，

2、某时刻撤去力 F 后，二者仍不发生相对滑动关于撤去 F 前后 Q 的受力个数的说法正确的是()A撤去 F 前 6 个，撤去 F 后瞬间 5 个 B撤去 F 前 5 个，撤去 F 后瞬间 5 个 C撤去 F 前 5 个，撤去 F 后瞬间 4 个 D撤去 F 前 4 个，撤去 F 后瞬间 4 个【答案】B【解析】撤去 F 前，物块 Q 受到：重力、地面的支持力、P 对 Q 的压力、地面对 Q 的摩擦力和力 F 共 5 个力的作用；撤去 F 后的瞬间，两物块做减速运动，此时 Q 受到：重力、地面的支持力、P 对 Q 的压力、地面对 Q 的摩擦力和 P 对 Q 的摩擦力，共 5 个力作用，选项B 正确

3、 3.如图所示，轻质光滑滑轮两侧用轻绳连着两个物体 A 与 B，物体 B 放在水平地面上，A、B 均静止已知 A 和 B 的质量分别为 mA、mB，绳与水平方向的夹角为(90)，重力加速度为 g，则()2 A物体 B 受到的摩擦力可能为零 B物体 B 受到的摩擦力大小为 mAgcos C物体 B 对地面的压力可能为零 D物体 B 对地面的压力大小为 mBgmAgsin 【答案】BD【解析】轻绳拉力 FTmAg，对 B，在水平方向有 FfFTcos mAgcos，选项 B 正确；在竖直方向地面对 B 的支持力 FNmBgFTsin mBgmAgsin，由牛顿第三定律可知，选项 D 正确；当 mB

4、gmAgsin 时，FN0，Ff0，此时物体 B 不可能静止，选项 A、C 错误 4.如图所示，在倾角为 的斜面上，放一质量为 m 的小球，小球和斜面及挡板间均无摩擦，在挡板绕 O 点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中()A斜面对小球的支持力逐渐增大 B斜面对小球的支持力逐渐减小 C挡板对小球的弹力先减小后增大 D挡板对小球的弹力先增大后减小【答案】BD【解析】对小球受力分析知，小球受到重力 mg、斜面的支持力 FN1和挡板的弹力 FN2，如图，在挡板绕 O 点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中，小球所受的合力为零，根据平衡条件得知，FN1和 FN2的合力与重力 mg 大小相等、方向相反，作出小球

5、在三个不同位置力的受力分析图，由图看出，斜面对小球的支持力 FN1逐渐减小，挡板对小球的弹力 FN2先减小后增大，当 FN1和 FN2垂直时，弹力 FN2最小，故选项 B、C 正确，A、D 错误 能力训练 1.如图所示，两个相似的斜面体 A、B 在竖直向上的力 F 的作用下静止靠在竖直粗糙墙壁上.3 关于斜面体 A 和 B 的受力情况，下列说法正确的是()A.A 一定受到四个力 B.B 可能受到四个力 C.B 与墙壁之间一定有弹力和摩擦力 D.A 与 B 之间一定有摩擦力【答案】AD 【解析】对 A、B 整体受力分析，如图甲所示，受到向下的重力和向上的推力 F，由平衡条件可知 B 与墙壁之间不

6、可能有弹力，因此也不可能有摩擦力，故 C 错误；对 B 受力分析如图乙所示，其受到重力、A 对 B 的弹力及摩擦力而处于平衡状态，故 B 受到三个力，B 错误；对 A 受力分析，如图丙所示，受到重力、推力、B 对 A 的弹力和摩擦力，共四个力，A、D正确.故选 AD。2.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O 为球心.一质量为 m 的小滑块，在水平力 F的作用下静止于 P 点.设滑块所受支持力为 FN，OP 与水平方向的夹角为.下列关系正确的是(重力加速度为 g)()A.Fmgtan B.Fmgtan C.FNmgtan D.FNmgtan 【答案】A【解析】合成法：对滑块受力分析如图甲所

7、示，由平衡条件知：mgFtan，即 Fmgtan，FNmgsin.4 效果分解法：将重力按产生的效果分解，如图乙所示，FG2mgtan，FNG1mgsin.正交分解法：将滑块受的力沿水平、竖直方向分解，如图丙所示，mgFNsin，FFNcos，联立解得：Fmgtan，FNmgsin.矢量三角形法：如图丁所示，将滑块受的力平移，使三个力组成封闭三角形，解直角三角形得：Fmgtan，FNmgsin.故选 A。3.叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为 m，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为，重力加速度为 g，则()A上方球与下方三个球间均没有弹力 B下方三个球与水平地面间均没有摩

8、擦力 C水平地面对下方三个球的支持力均为43mg D水平地面对下方三个球的摩擦力均为43mg【答案】C【解析】将四个球看成一个整体，地面的支持力与整体的重力平衡，设下方三个球中的一个球受到的支持力大小为 FN，因此 3FN4mg，即 FN43mg，所以选项 C 正确；由力的平衡条件知，下面三个球对最上面的球有弹力，故最上面的球对下面三个球肯定有弹力，选项 A错误；对下方三个球中的其中一个球进行受力分析，如图所示，可知下方的球受到水平地面的摩擦力，选项 B 错误；由于下方的球受到的地面的摩擦力是静摩擦力，因此不能通过 FfFN求解此摩擦力，选项 D 错误 5 4.如图所示，用甲、乙两根筷子夹住一

9、个小球，甲倾斜，乙始终竖直.在竖直平面内，甲与竖直方向的夹角为，筷子与小球间的摩擦很小，可以忽略不计，小球质量一定，随着 缓慢增大，小球始终保持静止，则下列说法正确的是()A.筷子甲对小球的弹力不变 B.筷子乙对小球的弹力变小 C.两根筷子对小球的弹力都增大 D.两根筷子对小球的合力将增大【答案】B【解析】对小球受力分析如图：F甲mgsin F乙mgtan 角增大过程中 F甲、F乙均减小.两根筷子对小球的合力总等于小球的重力，不变.故选 B。5.（2021湖南高考真题）质量为M的凹槽静止在水平地面上，内壁为半圆柱面，截面如图所示，A为半圆的最低点，B为半圆水平直径的端点。凹槽恰好与竖直墙面接触

10、，内有一质量为m的小滑块。用推力F推动小滑块由 A 点向B点缓慢移动，力F的方向始终沿圆弧的切线方向，在此过程中所有摩擦均可忽略，下列说法正确的是（）6 A推力F先增大后减小 B凹槽对滑块的支持力先减小后增大 C墙面对凹槽的压力先增大后减小 D水平地面对凹槽的支持力先减小后增大【答案】C【解析】AB 对滑块受力分析，由平衡条件有 sinFmg cosNmg 滑块从 A 缓慢移动 B 点时，越来越大，则推力 F 越来越大，支持力 N 越来越小，所以 AB 错误；C对凹槽与滑块整体分析，有墙面对凹槽的压力为 1cossincossin 22NFFmgmg 则越来越大时，墙面对凹槽的压力先增大后减小

11、，所以 C 正确；D水平地面对凹槽的支持力为 2sinsinNMm gFMm gmg地 则越来越大时，水平地面对凹槽的支持力越来越小，所以 D 错误；故选 C。6.如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为 m的小球，下列关于杆对球的作用力 F的判断中，正确的是()A.小车静止时，=，方向竖直向上 B.小车匀速时，=，方向垂直杆向上 C.小车向右匀加速运动，加速度大小为 a 时，可能有=sin，方向沿着杆斜向上 7 D.小车向右匀减速运动，加速度大小为 a 时，=()2+()2，方向斜向左上方【答案】ACD【解析】AB、小车静止或做匀速直线运动时，球处于平衡状态

12、，重力 mg与 F 是一对平衡力，由平衡条件可知：=，方向；竖直向上，故 A正确，B 错误；C、小车向右做匀加速直线运动，如果加速度大小：=时，杆的作用力：=sin，方向：沿杆斜向上，故 C正确；D、小车向右做匀减速直线运动，加速度大小为 a，由牛顿第二定律，水平方向：=，竖直方向：=，力：=2+2=()2+()2，方向：斜向左上方，故 D正确；故选：ACD。7.如图所示，在竖直放置的穹形支架上，一根长度不变且不可伸长的轻绳通过轻质光滑滑轮悬挂一重物 G.现将轻绳的一端固定于支架上的 A 点，另一端从 B 点沿支架缓慢地向 C 点靠近(C 点与 A 点等高)则在此过程中绳中拉力大小()A先变大

13、后不变 B先变大后变小 C先变小后不变 D先变小后变大【答案】A【解析】对滑轮受力分析如图甲所示，由于跨过滑轮的绳子拉力一定相等，即 F1F2，由几何关系易知绳子拉力方向与竖直方向夹角相等，设为，可知：F1F2mg2cos 8 如图乙所示，设绳长为 L，由几何关系知 sin dL 其中 d 为两端点间的水平距离，由 B 点向 C 点移动过程中，d 先变大后不变，因此 先变大后不变，由式可知绳中拉力先变大后不变，故 A 正确 8.如图所示，垂直墙角有一个截面为半圆的光滑柱体，用细线拉住的小球静止靠在接近半圆底端的 M 点。通过细线将小球从 M 点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中，细线始终保持在小球

14、处与半圆相切。下列说法正确的是()A细线对小球的拉力先增大后减小 B小球对柱体的压力先减小后增大 C柱体受到水平地面的支持力逐渐减小 D柱体对竖直墙面的压力先增大后减小【答案】D【解析】以小球为研究对象，设小球所在位置沿切线方向与竖直方向夹角为，沿切线方向有 FTmgcos，沿半径方向有 FNmgsin，通过细线将小球从 M 点缓慢向上拉至半圆最高点的过程中 增大，所以细线对小球的拉力减小，小球对柱体的压力增大，故 A、B 错误；以柱体为研究对象，竖直方向有 F地MgFNsin Mgmgsin2，水平方向有 F墙FNcos mgsin cos 12mgsin 2，增大，柱体受到水平地面的支持力

15、逐渐增大；柱体对竖直墙面的压力先增大后减小，当 45时柱体对竖直墙面的压力最大，故 D 正确，C 错误。9.(2020山东卷8)如图所示，一轻质光滑定滑轮固定在倾斜木板上，质量分别为 m 和 2m 的物块 A、B，通过不可伸长的轻绳跨过滑轮连接，A、B 间的接触面和轻绳均与木板平行A与 B 间、B 与木板间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力当木板与水平面的夹角为 45时，物块 A、B 刚好要滑动，则 的值为()A.13 B.14 C.15 D.16【答案】C【解析】A、B 刚要滑动时受力平衡，受力如图所示 9 对 A：FTmgsin 45mgcos 45 对 B：2mgsin 45

16、FT3mgcos 45mgcos 45 整理得，15，选项 C 正确 10.如图所示，物块 A 放在倾角为 的固定斜面 C 上，物块 B 叠放在物块 A 上，A与 B 的质量均为 m，且上、下表面均与斜面平行，它们一起沿斜面 C 匀速下滑，则（）AA、B 间没有摩擦力 BA 与斜面间的动摩擦因数=tan CA 受到斜面的滑动摩擦力大小为 mgsin DA 受到 B 的作用力竖直向下【答案】BD【解析】A对 B 受力分析，B 匀速运动受力平衡，由平衡条件可知，B 受重力，A 对 B 的支持力、摩擦力，故 A 错误；B对 AB 整体受力分析，由平衡条件可知 2sin2cosmgmg 解得 tan

17、故 B 正确；C A 受到斜面的滑动摩擦力大小为 2mgsin，故 C 错误；D由 A 项分析可知，A 对 B 的作用力竖直向上，由牛顿第三定律知，A 受到 B 的1 0 作用力竖直向下。故 D 正确。故选 BD。素养训练 1.（2020浙江高考真题）矢量发动机是喷口可向不同方向偏转以产生不同方向推力的一种发动机。当歼 20 隐形战斗机以速度 v 斜向上飞行时，其矢量发动机的喷口如图所示。已知飞机受到重力 G、发动机推力1F、与速度方向垂直的升力2F和与速度方向相反的空气阻力fF。下列受力分析示意图可能正确的是（）ABC D【答案】A【解析】由题意可知所受重力 G 竖直向下，空气阻力 Ff与速

18、度方向相反，升力 F2与速度方向垂直，发动机推力 F1的方向沿喷口的反方向，对比图中选项可知只有 A 选项符合题意。故选 A。2.小明陪妈妈去超市购物，他在从一层到二层的过程中，站立在自动人行道上，并随自动人行道做匀速运动。自动人行道为如图所示的坡面平整的斜面，从侧面看可简化为如图所示的示意图。在小明随自动人行道做匀速运动的过程中，关于他的受力情况，下列说法正确的是()1 1 A.只受重力 B.只受重力和支持力 C.只受重力和摩擦力 D.受重力、支持力和摩擦力【答案】D【解析】人随自动人行道做匀速运动，受力平衡，合力为零，可知，小明受到重力、垂直接触面的弹力，沿斜面向上的摩擦力，D正确，ABC

19、错误。故选 D。3.纳米微吸材料是一种新型材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上。图甲是一款表面采用了纳米微吸材料的手机支架，图乙是手机静止吸附在该手机支架上的侧视图，若手机的重力为 G，手机和水平面的夹角为，下列说法正确的是（）A手机受到的摩擦力大小大于sinG B纳米材料对手机的作用力大小为sinG C若使增大（手机保持静止），纳米材料对手机的作用力也增大 D纳米材料对手机的作用力方向竖直向上【答案】D【解析】A手机处于静止状态受力平衡，根据平衡条件可知，在平行手机方向有 sinfG A 错误；BD手机处于静止状态，受力平衡，受到重力和纳米材料对手机的作用力，

20、根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向相反，即竖直向上，B 错误，D 正确；1 2 C根据平衡条件可知，纳米材料对手机的作用力大小始终等于重力，与无关，C错误。故选 D。4.如图甲，一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上，空调外机的重心恰好在支架水平横梁 OA 和斜梁 OB的连接点 O 的上方，图乙为示意图。如果把斜梁加长一点，仍保持连接点 O 的位置不变，横梁仍然水平，这时 OA对 O点的作用力1和 OB对 O点的作用力2将如何变化()A.1变大，2变大 B.1变小，2变小 C.1变大，2变小 D.1变小，2变大【答案】B【解析】解：以 O 点为研究对象，受到空调机的压力、OA 和 OB的作用力，如图所示 由于空调机对 O点的压力等于空调机的重力，保持不变，OA 的作用力方向不变，当斜梁加 长一点则2的方向变化，利用矢量三角形法则可知变化情况如图所示，根据图象可知1变小，2变小，故 B正确、ACD 错误。故选：B。