2020高考物理二輪復習專題02力與物體的平衡練含解析

1、力與物體的平衡1.明朝謝肇涮五雜組中記載：“明姑蘇虎丘寺廟傾側(cè)，議欲正之，非萬緡不可。一游僧見之，曰：無煩也，我能正之?！庇紊刻鞂⒛拘◤乃韮A斜一側(cè)的磚縫間敲進去，經(jīng)月余扶正了塔身。假設(shè)所用的木楔為等腰三角形，木楔的頂角為e ,現(xiàn)在木楔背上加一力 F,方向如圖所示，木楔兩側(cè)產(chǎn)生推力Fn,則A.若F一定，e大時FN大B.若F一定，e小時FN大C.若e 一定，F(xiàn)大時FN大D.若e 一定，F(xiàn)小時FN大【來源】2018年全國普通高等學校招生同一考試理科綜合物理試題（天津卷）【答案】 BC【解析】試題分析:由于木楔處在靜止狀態(tài)，故可將力F沿與木楔的斜面垂直且向上的方向進行分解，根 據(jù)平行四邊形定則，畫

2、出力F按效果分解的圖示.并且可據(jù)此求出木模兩側(cè)產(chǎn)生的推力.選木楔為冊變對象,木槐受到的力有二水平向右的和兩側(cè)給它的與木模的斜面垂直的彈力n由于木模處 于平衡狀態(tài),所以兩側(cè)洽木楔的斜面垂直的力與F沿兩側(cè)分解的推力是相等的,力F的分解如圖：f afnF =90口-彳；+43 900-900- = 2Fnsin -貝Uk上，i-T- jr-T51 n V1 = 故解得L 所以F 一定時，越小，F(xiàn)n越大；一定時，F(xiàn)越大，F(xiàn)n越大，BC正確;【點睛】由于木楔處在靜止狀態(tài)，故可將力F沿與木楔的斜面垂直且向上的方向進行分解，根據(jù)平行四邊形定則，畫出力 F按效果分解的圖示.并且可據(jù)此求出木楔對A兩邊產(chǎn)生的壓力

3、.對力進行分解時，一定要分清力的實際作用效果的方向如何，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則進行分解即可.2.12017 新課標n卷】如圖，一物塊在水平拉力F的作用下沿水平桌面做勻速直線運動。若保持 F的大小不變，而方向與水平面成60角，物塊也恰好做勻速直線運動。物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為：( )A. 2、3B.號C, VD. -3【答案】C【解析】F水平時：F = s 當保持F的大小不變,而方向與水平面成皿口角lOj 四Fc.o-sfiO0 =sin600) 聯(lián)立解得士- r 故選匚。二【考點定位】物體的平衡【名師點睛】此題考查了正交分解法在解決平衡問題中的應(yīng)用問題；關(guān)鍵是列出兩種情況下水平方向

4、的平 衡方程，聯(lián)立即可求解。3.12016 浙江卷】如圖所示為一種常見的身高體重測量儀。測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波，超聲波經(jīng)反射后返回，被測量儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時間間隔。質(zhì)量為M的測重臺置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比。當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為to,t,輸出電壓為U,則該同學身高和質(zhì)量分別輸出電壓為U),某同學站上測重臺，測量儀記錄的時間間隔為A. v(to- t) , M0-UU0音&- USC. v(to-1), 必B. 1v(to- t) , M0U2U01 D.-v(to- t) , %【答案】D【解析】為測重臺沒有站人時，

5、21fk站人時.2 g） f tj解得j無人3占立時：5皿引 2百人時,B取嘀,解晶 酬二二（二一-匚;故選工W *【考點定位】物體的平衡；傳感器及速度的計算問題【名師點睛】此題以身高體重測量儀為背景，考查了物體的平衡、傳感器及速度的計算問題。解本題的關(guān)鍵是搞清測量的原理，然后聯(lián)系物理知識列方程解答；此題難度不大4.12016 全國新課標I卷】（多選）如圖，一光滑的輕滑輪用細繩OO懸掛于O點；另一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊 a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物塊bo外力F向右上方拉b,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化，物塊b仍始終保持靜止，則:B.物塊b所受到的支持力

6、也在一定范圍內(nèi)變化C.連接a和b的繩的張力也在一定范圍內(nèi)變化D.物塊b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化【答案】BD【解析】物塊b始終保持靜止，可知物塊 a也始終保持靜止，滑輪兩側(cè)繩子的夾角也不變，可知連接物塊a和b的繩的張力等于物塊 a的重力，所以連接物塊 a和b的繩的張力保持不變，夾角不變，所以，繩 OO的張力也不變，故 A、C錯誤；對物塊b進行受力分析如圖所示，可知，若F方向不變，大小在一定范圍內(nèi)變化時，重力 mg和繩子的拉力Ft保持不變，所以，物塊 b所受到的支持力也在一定范圍內(nèi)變化，物塊 b與桌面間的摩擦力也在一定范圍內(nèi)變化，故B、D正確?！究键c定位】共點力作用下物體的平衡、力的動態(tài)

7、分析【名師點睛】本題主要考查共點力作用下物體的平衡、力的動態(tài)分析。當有。多個物體相互作用而平衡時,應(yīng)注意靈活選擇研究對象，可以讓題目變得更簡潔明晰，此題的難點是對選項A的判斷。9.如圖所示,-帶有孔的小球 A套在粗糙的傾斜直桿上， 與正下方的小球B通過輕繩連接，處于靜止狀態(tài).給小球B施加水平力F使其緩慢上升，直到小球 A剛要滑動.在此過程中A.水平力F的大小不變B.桿對小球A的支持力不變C.桿對小一球A的摩擦力先變小后變大D.輕繩又小球B的拉力先變大后變小對球受力分析，受應(yīng)力工重力和細線的拉力丁，糧據(jù)平衡條件，三個力可以構(gòu)成苜尾相連的矢量三角形如圖所示;隨著e的增加，拉力 F和細線張力T均增加

8、，故AD錯誤；再對 A B球整體分析，受重力、拉力 F、支持力N和靜摩擦力f ,如圖所示:1 ?g設(shè)桿與水平方向的夫角為,根據(jù)平衡條件，在垂直桿方向,有；匯=口球加）韶-F鉗也隨著F的增加, 支持力.V增加；在平行桿方向,有：Fs吐f=空小3故： d）部科Fe的，隨著F的增加,給摩擦力逐漸須小，當（鬼一冷 a昨F加抑寸3摩擦力為零，此后靜摩擦力反向增加，故E錯誤，CIH機 所以C正確，ABD錯誤中10.如圖所示，質(zhì)量為 M半彳5為R的半圓形球體 A放在水平地面上，通過最高點處的釘子用水平輕質(zhì)細線 拉住一質(zhì)量為日半彳至為r的光滑球B, A、B均靜止，則2Rr + r2小目A. B對A的壓力大小為

9、 出B.細線對小球的拉力大小為R +-h E0C. A對地面的壓力大小為D.地面對A的摩擦力大小為mg【答案】B【解析】【詳解】對小球受力分析，如圖所示：F mg| RJ（T R）* - / + /?根據(jù)平衡條件，有：cos。，T=mgtan0 ,其中 cosO = K +，tan 0 = 代 ;故：F= mg依十廳二收T=mg A ，故A錯誤，B正確；對AB整體受力分析，受重力和支持力，相對地面無相對滑動趨勢， 故不受摩擦力，根據(jù)平衡條件，支持力等于整體的重力，為（ M+m g;根據(jù)牛頓第三定律，整體對地面的壓力與地面對整體的支持力是相互作用力，大小相等，故對地面的壓力等于（ M+m g,故

10、CD昔誤；故選Bo【點睛】本題關(guān)鍵是采用整體法和隔離法，受力分析后根據(jù)平衡條件列式分析.ii.重為心的兩個完全相同的小球，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為M.豎直向上的較小，的力用作用在連接兩球輕繩的中點，繩間的夾角=60,如圖所示，緩慢增大 ”到兩球剛要運動的過程中，下列說法正確的是A.地面對球的支持力變大B.球剛開始運動時，地面對球沒有支持力C.地面對球的摩擦力變小D.球剛開始運動時，球受到的摩擦力最大【答案】D【解析】【詳解】N以整體為對象,受到重力忸即地面的支持力、向上的拉力匕隨著F的噌大,根據(jù)平衡可知，X在 變小故A錯BCD、地面施加的靜摩擦力等于繩子水平分力，球剛要開始運亞寸，繩子的水平

11、分力達到最大,故摩摭力 達到最大口由于存在摩擦力，所以球與地面之間的魂力不為廖，加3C錯3D對 故選D12.如圖所示，小球 A置于固定在水,平面上的光滑半圓柱體上，小球B用水平輕彈簧拉著系于豎直板上,兩小球A、B通過光滑滑輪 O用輕質(zhì)細線相連，兩球均處于靜止狀態(tài)，已知B球質(zhì)量為簿O點在半圓柱體圓心O的正上方，OA與豎直方向成30。角，OA長度與半圓柱體半徑相等，OB與豎直方向成45。角，則下列敘述正確的是A.小球 A B受到的拉力 Toa與Tob相等，且 To*ToB=3mgB.彈簧彈力大小C. A球質(zhì)量為.依，代D.光滑半圓柱體對 A球支持力的大小,為mg【詳解】A、反隔離對m分析，根據(jù)共點

12、力平衡得：水平方向有：豎直方向有：唁j則i月=,彈警弓里力Ff唱j根據(jù)定滑輪的特性知:6a與四相等J故4E錯誤C、D、XA A分析，如圖所示：由幾何關(guān)系可知拉力 Toa和支持力N與水平方向的夾角相等，夾角為60。，則N和T相等，有：2To/sin60 = mg, 解得：心=/叫由對稱性可得：* =幾戶曰皿，故C正確，D錯誤.故選C.【點睛】解決本題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析，運用共點力平衡進行求解.本題采用隔離法研究比較簡便.5.（多選）如圖所示，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個圓柱體a、b靠在一起，表面光滑，重力為 G,其中b的a的軸心施加一水平作用力下半部剛好固定在水平面 MN的下方，上邊露出另一半

13、，a靜止在平面上.現(xiàn)過F,可緩慢的將a拉離平面一直滑到 b的頂端，對該過程分析，則應(yīng)有（）A. a、b的壓力開始最大為 2G而后逐漸減小到 GB.開始時拉力F最大為群G,以后逐漸減小為 0C.拉力F先增大后減小，最大值是 GD. a、b間的壓力由0逐漸增大，最大為 G【答案】AB對于a球：a球受到重力 G拉力F和b球的支持力 N由平衡條件得：F = 通式淚=G則得：F二的。0,索二卷根據(jù)數(shù)學知識可知，H從30=增大到箕I F和X均逐漸被小9=30% F有最大值,為花g 有最大售 為3G$當9-90F有最小值,為G*、有最小值，為0f故AB正確，CD錯誤j故選6.（多選）如圖所示，豎直平面內(nèi)放一

14、直角桿，桿的水平部分粗糙，桿的豎直部分光滑，兩部分各套有質(zhì)量均為1kg的小球A和B, A、B間用細繩相連，A與水平桿之間的動摩擦因數(shù) P=0.2 ,初始A、B均處于靜止 狀態(tài)，已知：OA=3m OB=4m若A球在水平拉力F的作用下向右緩慢地移動1m（取g=10m/s2）,那么該過程中（）A.小球A受到的摩擦力大小為 7.5NB.小球B上升的距離為1mC.拉力F做功為12JD.拉力F做功為14J【答案】 BD【解析】試題分析：對AB整體受力分析，受拉力艮重力G、支持力N,向左的摩擒力f和向右的彈力N, *艮據(jù)共 點力平衡條件列式,求出支持力N,從而得到滑動摩擦力,根據(jù)幾何中照求解B球上升的高度j

15、最后對整 體運用動能定理列式，得到拉力的功.對AB整體受力分析，受拉力 F、重力G支才I力N、向左的摩擦力f和向右的彈力J,如圖，根據(jù)共點力平 施條件，有豎直方向：“二的+ ”水平方向：F =其中/二川，解得二（叫+啊M =,y =_ a錯誤；移動前，繩長L = v3z + 4?= A球移動1m后，OA=4m故OB長為J = 52-=B 所以小球 b上升1m, B正確；對整體在整個運動過程中運用動能定理列式，得到 蚱一一加=口，故有% 5 +叫.乂、I = 1，c錯誤d正確.（1=0.5, 一質(zhì)量為 m=5kg的物塊在7 .如圖所示，一粗糙斜面的傾角0 =37 ,物體與斜面間的動摩擦因素一水平

16、力F的作用下靜止在斜面上，g取10 m/s 2,最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，求:一趨勢)，F(xiàn)應(yīng)為多大;(1)要使物體恰能靜止在斜面上(即與斜面沒有相對滑動的(2)要使物體靜止在斜面上，F(xiàn)應(yīng)在什么范圍內(nèi)?！敬鸢浮?(1) 37.5N (2) 9.09NWFW100N試題分析：(1)要使物體恰能靜止在斜面上。則摩擦力為零=m卻的 = 375/V(2)當F移大時，摩摞力沿斜面向下時3-hingcosd = & cosd = mgeos日+加An 二 ,為聯(lián)立解得Fa=100N當F楨小時，摩攆力沿斜囪向上。in25。一妝qCine - 7COS&) =解得F缶209N,，F(xiàn) 的范圍為 9.09N

17、F90 ）,物體保持靜止狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)過程中，設(shè)繩 OA的拉力為Ti,繩OB的拉力為T2, 則下列不正確的是（）A. Ti先增大后減小B.先減小后增大C. T2逐漸減小D. T2最終變?yōu)榱恪敬鸢浮緽【解析】以結(jié)點。為研究對象，分析受力情況，作出力圖：重力G繩OA的拉力,1 ,繩OB的拉力,一，根據(jù)平衡條件可 得知：拉力-和拉力七的合力與重力G大小相等、方向相反,如圖.作出三個不同位置力的合成圖:由圖看出口先增大后減小，4逐漸減小二直到為零.,題選不正確的.，故答案為B3.如圖所示，某同學用繩子拉木箱,，從靜止開始沿粗糙水平路面勻加速至某一速度，在這個過程中繩子拉A.小于路面的摩擦力B.大于路面的

18、摩擦力C.小于木箱的重力D.大于木箱的重力【答案】B【解析】【詳解】木箱受力如圖：AR木箱在勻加速運動的過程中，F(xiàn)的水平分力大于摩擦力，所以拉力大小一定大于路面的摩擦力，故誤，B正確；CD拉力的豎直分力、地面的支持力和重力，三力的合力為零。但無法比較拉力和重力的大小，故D錯誤。故選：B4.如圖所示，質(zhì)量為 m的物體用輕繩 AB懸掛于天花板上，用水平向左的力F拉著繩的中點 QC錯誤,使AOW豎直方向的夾角為 0,物體處于平衡狀態(tài)，則拉力F的大小為A.= mgsinO B . F = mgtanOC. F =D . F =【答案】B【解析】【分析】分析小球的受力情況，運用合成法或正交分解法進行求解

19、，得到F的表達式;【詳解】以結(jié)點O為研究對象受力分析如下圖所示：由題可知，豎直繩的張力等于口嗚,保持不變5根據(jù)平衡條件可知；Tm 一 Mg = L TsmG - F =。由此兩式可得：F二小且初畫 故B正確用ACD錯誤心【點睛】解決本題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析，運用合成方法求解即可，也可運用正交分解。5.（多選）如圖所示,在水平力F作用下，A、B保持靜止。若 A與B的接觸面是水平的，且FW0,則B的受力個數(shù)可能為（）A. 3個B. 4個C. 5個D. 6個【答案】 BC【解析】【詳解】先對AB整體受力分析,受重力.推力、支持力5當推力平1亍斜面向上的分力大于重力的下滑分力時？有上 滑趨勢*當推

20、力平行斜面向上的分力小于重力的下滑分力時，有下滑趨勢,當推力平行斜面向上的分力等 干重力的下涓分力時，無滑動趨勢；再對物體A受力分析，受推力、重力、支持力和向左的靜摩擦力，共4個力；最后對B受力分析，受重力、A對B的壓力和向右的靜摩擦力、斜面體對A的支持力，如果B物體相對斜面體有滑動趨勢，則受到斜面體的靜摩擦力，若相對斜面體無滑動趨勢，則不受斜面體的靜摩擦力，即物體B可能受4個力，也可能受5個力，故BC正確，AD錯誤；故選BC【點睛】先對AB整體受力分析，判斷整體相對斜面體的運動趨勢；再對A受力分析，最后對物體 B受力分析，B可能受到斜面的靜摩擦力，也可能不受斜面的靜摩擦力，即B受力情況有兩種

21、可能。6.（多選）如圖所示，不計質(zhì)量的光滑小滑輪用細繩懸掛于墻上的O點，跨過滑輪的細繩連接物塊 A、B,A、B都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)將物塊B移至C點后，A、B仍保持靜止，下列說法中正確的是:40匕A. B與水平面間的摩擦力增大B.繩子對B的拉力增大C.懸于墻上的繩所受拉力不變D. A、B靜止時，圖中a、3、0三角始終相等【答案】 AD【解析】【詳解】對物體A受力分析,據(jù)平衡條件可得，繩卬拉力始終等于物體2的重力，則把物域B移至。點后，繩子對5的拉力不變。故B項錯誤A:物觀B移至C點j與物塊相連繩子與水平方向的夾角T變小，對物塊堂力分析如圖：M I由平衡條件可得，B與水平面間的摩擦力/SU ,由于？

22、不變、日變小，則B與水平面間的摩擦力變大。 故A項正確。CD對不計質(zhì)量的光滑小滑輪受力分析，滑輪受豎直繩對其向下的拉力、與物塊相連繩對其斜向右下方的 拉力、懸于墻上的繩對滑輪的拉力，由于豎直繩對其向下的拉力、與物塊相連繩對其斜向右下方的拉力大 小不變且夾角變大，則這兩力的合力變小，懸于墻上的繩對滑輪的拉力變小。由于豎直繩對其向下的拉力、 與物塊相連繩對其斜向右下方的拉力大小相等，這兩力的合力在其角平分線上，則 |口 6;又由于三力平衡, 則懸于墻上的繩的拉力也沿角平分線，即 4A日。故C項錯誤，Q項正確?！军c睛】 本題關(guān)鍵是分別對物體 A、物體B、滑輪受力分析，然后根據(jù)共點力平衡條件結(jié)合正交分解法和合成法進行分析討論。7 .如圖所示，物體 A置于水平桌面上，物體 B的重力為6N,物體 A B均處于靜止狀態(tài)，繩 OA水平，繩OC與水平方向成 370角。(sin37 0=0. 6, cos370=0. 8,取 g=10m/s2)(1)求繩OC中的拉力的大??；(2)求物體A受到的摩擦力的大小；(3)若物體A與水平桌面間的最大靜摩擦力為 10N,為使物體A B保持靜止狀態(tài)，則物體 B的重力不能超 過多大？【答案】(1) & 二10N (2)(3) 5rm = 7一9V解析】試題分析： 根據(jù)