2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 小題提升精練3 受力分析 共點(diǎn)力的平衡

1、2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 小題提升精練3 受力分析 共點(diǎn)力的平衡2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 小題提升精練3 受力分析 共點(diǎn)力的平衡年級：姓名：- 11 -受力分析 共點(diǎn)力的平衡(1)整體法與隔離法的應(yīng)用，物體的受力分析；(2)共點(diǎn)力的平衡條件及分析；(3)動(dòng)態(tài)平衡問題分析、正交分解法應(yīng)用。例1(2020全國iii卷17)如圖，懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩上o點(diǎn)處；繩的一端固定在墻上，另一端通過光滑定滑輪與物體乙相連。甲、乙兩物體質(zhì)量相等。系統(tǒng)平衡時(shí)，o點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為和。若70，則等于()a45 b55 c60 d70【答案】b【解析】甲物體是拴牢在o點(diǎn)，且甲、乙

2、兩物體的質(zhì)量相等，則甲、乙繩的拉力大小相等，o點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，則左側(cè)繩子拉力的方向在甲、乙繩子的角平分線上，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系有1802，解得55。【點(diǎn)睛】本題考查共點(diǎn)力平衡的應(yīng)用，掌握力的平行四邊形定則的內(nèi)容，利用幾何關(guān)系列式即可求解。體現(xiàn)了核心素養(yǎng)中科學(xué)推理、科學(xué)論證要素。例2(2020山東卷8)如圖所示，一輕質(zhì)光滑定滑輪固定在傾斜木板上，質(zhì)量分別為m和2m的物塊a、b，通過不可伸長的輕繩跨過滑輪連接，a、b間的接觸面和輕繩均與木板平行。a與b間、b與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)木板與水平面的夾角為45時(shí)，物塊a、b剛好要滑動(dòng)，則的值為()a b c d【答

3、案】c【解析】當(dāng)木板與水平面的夾角為45時(shí)，兩物塊剛好滑動(dòng)，對a物塊受力分析如圖，a、b之間的滑動(dòng)摩擦力f1mgcos 45，根據(jù)平衡條件可知tmgsin 45f1；對b物塊受力分析如圖沿斜面方向，b與斜面之間的滑動(dòng)摩擦力f23mgcos 45，根據(jù)平衡條件可知2mgsin 45tf1f2，解得?！军c(diǎn)睛】本題考查了多個(gè)物體的平衡問題，解題的關(guān)鍵是對選取的對象進(jìn)行正確的受力分析，不多力，不少力，同時(shí)注意摩擦力中正壓力的求解。體現(xiàn)了模型建構(gòu)、科學(xué)推理等核心素養(yǎng)。1如圖所示，三個(gè)形狀不規(guī)則的石塊a、b、c在水平桌面上成功地疊放在一起。下列說法正確的是()a石塊b對a的支持力一定豎直向上b石塊b對a的

4、支持力一定等于a受到的重力c石塊c受到水平桌面向左的摩擦力d石塊c對b的作用力一定豎直向上【答案】d【解析】由題圖可知，a與b的接觸面不是水平面，可知石塊b對a的支持力與其對a的靜摩擦力的合力，跟a受到的重力是平衡力，故a、b錯(cuò)誤；以三塊石塊作為整體研究，整體受到的重力與支持力是平衡力，則石塊c不會(huì)受到水平桌面的摩擦力，故c錯(cuò)誤；選取a、b作為整體研究，根據(jù)平衡條件，石塊c對b的作用力與其重力平衡，則石塊c對b的作用力一定豎直向上，故d正確。2(多選)如圖所示，桌面上固定一個(gè)光滑豎直擋板，現(xiàn)將一個(gè)長方形物塊a與截面為三角形的墊塊b疊放在一起，用水平外力f緩緩向左推動(dòng)b，使a緩慢升高，設(shè)各接觸面

5、均光滑，則該過程中()aa和b均受三個(gè)力作用而平衡bb對桌面的壓力保持不變ca對b的壓力越來越小d外力f的大小恒定不變【答案】bd【解析】a受到重力、擋板的彈力和b的支持力三個(gè)力，b受到重力、a的壓力、地面的支持力和外力f四個(gè)力，故a項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)b向左移動(dòng)時(shí)，b對a的支持力和擋板對a的支持力方向均不變，根據(jù)平衡條件得，這兩個(gè)力大小保持不變，則a對b的壓力也保持不變。對整體分析受力如圖所示，由平衡條件得，fn1，擋板對a的支持力n1不變，則外力f不變。桌面對整體的支持力ng總，保持不變，則b對桌面的壓力不變，故c項(xiàng)錯(cuò)誤，b、d項(xiàng)正確。3如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于傾角為30的光滑斜面上，勁度系數(shù)為

6、k的輕彈簧一端系在小球上，另一端固定在p點(diǎn)，小球靜止時(shí)，彈簧與豎直方向的夾角為30，則彈簧的伸長量為()a bc d【答案】c【解析】對小球受力分析可知小球受力平衡，由題意可知彈簧彈力與豎直方向夾角為30，豎直方向上彈簧彈力與斜面支持力的合力與重力平衡，根據(jù)幾何關(guān)系可知2kxcos 30mg，解得x，故c項(xiàng)正確。4(多選)如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿m、n上的a、b兩點(diǎn)，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果只人為改變一個(gè)條件，當(dāng)衣架靜止時(shí)，下列說法正確的是()a繩的右端上移到b，繩子拉力不變b. 將桿n向右移一些，繩子拉力變大c. 繩的兩端高度差越小，繩

7、子拉力越小d. 若換掛質(zhì)量更大的衣服，則衣架懸掛點(diǎn)右移【答案】ab【解析】受力分析如圖所示，若將繩的右端上移到b點(diǎn)，左端繩子與豎直方向夾角不變，由于衣服及掛鉤的重力mg不變，又2tcos mg，則t，所以繩子拉力不變，故a項(xiàng)正確；若將桿向右移一些，則繩子與豎直方向夾角增大，由t知繩子拉力增大，故b項(xiàng)正確；繩的兩端高度差無論如何變化，繩子與豎直方向的夾角都不變，由t知，繩子拉力始終不變，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；若換掛質(zhì)量更大的衣服，只是衣服的重力增大，繩子與豎直方向的夾角不變，則衣架懸掛點(diǎn)不變，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。5如圖所示，有一質(zhì)量不計(jì)的桿ao，長為r，可繞a自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用繩在o點(diǎn)懸掛一個(gè)重為g的物體，另一根繩一端

8、系在o點(diǎn)，另一端系在圓弧形墻壁上的c點(diǎn)。當(dāng)點(diǎn)c由圖示位置逐漸向上沿圓弧cb移動(dòng)過程中(保持oa與地面夾角不變)，oc繩所受拉力的大小變化情況是()a逐漸減小b逐漸增大c先減小后增大d先增大后減小【答案】c【解析】對g分析，g受力平衡，則拉力等于重力，故豎直繩的拉力不變；再對o點(diǎn)分析，o受繩子的拉力、oa的支持力及oc的拉力而處于平衡；受力分析如圖所示；將f和oc繩上的拉力合成，其合力與g大小相等，方向相反，則在oc上移的過程中，平行四邊形的對角線保持不變，平行四邊形發(fā)生圖中所示變化，則由圖可知oc的拉力先減小后增大，圖中d點(diǎn)時(shí)力最??；故選c項(xiàng)。6a、b、c三個(gè)物體通過細(xì)線和光滑的滑輪相連，處于

9、靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，c是一箱砂子，砂子和箱的重力都等于g，動(dòng)滑輪的質(zhì)量不計(jì)，打開箱子下端開口，使砂子均勻流出，經(jīng)過時(shí)間t0流完，則下圖中哪個(gè)圖線表示在這個(gè)過程中桌面對物體b的摩擦力f隨時(shí)間的變化關(guān)系 ()【答案】b【解析】選擇a、b整體作為研究對象，由于這個(gè)整體開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以后來應(yīng)該一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，整體共受到5個(gè)力的作用，即重力ggagb，支持力n、靜摩擦力f、兩根繩子的拉力f1和f2，其中f1f2，根據(jù)力的平衡得ff1f2gc，所以當(dāng)砂子均勻流出時(shí)，b項(xiàng)正確。7在水平地面上固定一個(gè)上表面光滑的斜面體，在它上面放有質(zhì)量為m的木塊，用一根平行于斜面的細(xì)線連接一個(gè)輕環(huán)，并將輕環(huán)套在一根兩

10、端固定、粗糙的水平直桿上，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，則桿對環(huán)的摩擦力大小為()amgsin bmgcos cmgtan dmgsin cos 【答案】d【解析】設(shè)細(xì)線的彈力為f，對斜面上的物塊由共點(diǎn)力平衡條件有fmgsin 0，對輕環(huán)由共點(diǎn)力平衡條件有fcos f0，解得桿對環(huán)的摩擦力大小為fmgsin cos 。8如圖所示，一個(gè)半球形的碗放在桌面上，碗口水平，o是球心，碗的內(nèi)表面光滑，一根輕質(zhì)桿的兩端固定有兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1、m2，當(dāng)它們靜止時(shí)，m1、m2與球心的連線跟水平面分別成60、30，則碗對兩小球m1、m2的彈力大小之比是()a12 b1c1 d2【答案】b【解析】m1、

11、m2組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對m1、m2整體受力分析如圖所示，n1、n2分別為碗對m1和m2的彈力，水平方向上合力為零，n1sin 30n2sin 60，則 n1n21，b項(xiàng)正確。9如圖所示，在細(xì)繩ac和水平拉力共同作用下豎直輕桿ab處于平衡狀態(tài)。若ac加長，使c點(diǎn)左移，ab仍保持平衡狀態(tài)。細(xì)繩ac上的拉力t和桿ab受到的壓力n與原先相比，下列說法正確的是()at和n都增大bt和n都減小ct增大，n減小dt減小，n增大【答案】b【解析】若ac加長，由于懸掛的重物質(zhì)量不變，水平拉力不變，分析結(jié)點(diǎn)a處受力情況，細(xì)繩ac上拉力t 在水平方向分力大小等于懸掛的重物重力，在豎直方向分力等于ab受到的壓力

12、，若ac加長，使c點(diǎn)左移，ab仍保持平衡狀態(tài)，顯然t和n都減小，故b項(xiàng)正確。10如圖所示，高層住宅外安裝空調(diào)主機(jī)時(shí)，電機(jī)通過纜繩牽引主機(jī)沿豎直方向勻速上升。為避免主機(jī)與陽臺(tái)、窗戶碰撞，通常會(huì)用一根拉繩拽著主機(jī)，地面上拽拉繩的人通過移動(dòng)位置，使拉繩與豎直方向的夾角保持不變，則在提升主機(jī)過程中，下列結(jié)論正確的是()a纜繩拉力f1和拉繩拉力f2都增大b纜繩拉力f1和拉繩拉力f2都不變c纜繩與豎直方向的夾角可能大于角d纜繩拉力f1的功率保持不變【答案】a【解析】對物體受力分析如圖，物體勻速運(yùn)動(dòng)，故合力為零，在豎直方向：f1cos mgf2cos 0，在水平方向：f1sin f2sin 0，在上升過程中

13、，增大，而不變，聯(lián)立可以判斷纜繩拉力f1和拉繩拉力f2都增大，故a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤；因f1大于f2，故纜繩與豎直方向的夾角小于角，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；纜繩拉力的功率pf1vcos ，由于f1cos mgf2cos 增大，v不變，故p增大，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。11如圖所示，半圓形框架豎直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球p在水平外力f的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，p與圓心o的連線與水平面的夾角為，將力f在豎直面內(nèi)沿順時(shí)針方向緩慢地轉(zhuǎn)過90，框架與小球始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。在此過程下列說法正確的是()a框架對小球的支持力一直減小b拉力f的最小值為mgsinc地面對框架的摩擦力先減小后增加d框架對地面的壓力一直增大【答案】a【

14、解析】用圖解法求解，力f順時(shí)針轉(zhuǎn)過90的過程中，f先減小后增大，最小值為mgcos ，b項(xiàng)錯(cuò)誤； 框架對小球的支持力n一直減小，a項(xiàng)正確；以框架為研究對象，由平衡條件得地面對框架的摩擦力大小等于ncos ，隨n減小，ncos 減小，c項(xiàng)錯(cuò)誤；框架對地面的壓力等于mgnsin ，隨n的減小而減小，d項(xiàng)錯(cuò)誤。12 如圖所示，光滑固定斜面上有一個(gè)質(zhì)量為10 kg的小球被輕繩拴住懸掛在天花板上，已知繩子與豎直方向的夾角為45，斜面傾角為30，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，g取10 m/s2。求：(取1.414)(1)繩中拉力的大小和斜面對小球支持力的大?。?2)若另外用一個(gè)外力拉小球，能夠把小球拉離斜面，求最小拉力的大小。【解析】(1)如圖，沿水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系，對小球受力分析，把不在坐標(biāo)軸上的力沿軸分解。則：水平方向上：ftsin 45fnsin 300豎直方向上：ftcos 45fncos 30mg0由以上兩式得fn73.2 n，ft51.8 n。(2)外力方向與繩子垂直時(shí)，拉力最?。篺minmgsin 45代入數(shù)據(jù)，解得：fmin70.7 n。13如圖所示，質(zhì)量m2 kg的木塊a套在水平桿上，并用輕繩將木塊a與質(zhì)量m kg的小球相連。今用與水平方向成30角的力f10