2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用練案6受力分析共點(diǎn)力的平衡新人教版

練案[6]受力分析共點(diǎn)力的平衡一、選擇題(此題共12小題，1～7題為單項(xiàng)選擇，8～12題為多項(xiàng)選擇)1.(2023·江西省贛州市四校協(xié)作體高三上學(xué)期期中試題)如下圖，物塊A放在直角三角形斜面體B上面，B放在彈簧上面并緊挨著豎直墻壁，初始時(shí)A、B靜止，現(xiàn)用力F沿斜面向上推A，但A、B仍未動(dòng)。那么施力F后，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992984)(D)A．A、B之間的摩擦力一定變大B．B與墻面間的彈力可能不變C．B與墻之間可能沒有摩擦力D．彈簧彈力一定不變[解析]對(duì)A，開始受重力、B對(duì)A的支持力和靜摩擦力平衡，當(dāng)施加F后，仍然處于靜止，開始A所受的靜摩擦力大小為mAgsinθ，假設(shè)F＝2mAgsinθ，那么A、B之間的摩擦力大小可能不變。故A錯(cuò)誤。以整體為研究對(duì)象，開始時(shí)B與墻面的彈力為零，后來加F后，彈力為Fcosα，B錯(cuò)誤；對(duì)整體分析，由于AB不動(dòng)，彈簧的形變量不變，那么彈簧的彈力不變，開始彈簧的彈力等于A、B的總重力，施加F后，彈簧的彈力不變，總重力不變，根據(jù)平衡知，那么B與墻之間一定有摩擦力，故C錯(cuò)誤，D正確。應(yīng)選D。2．(2023·福建省泉港一中高三上學(xué)期期中試題)如下圖，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小盒b置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與物體a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行，連接a的一段細(xì)繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上，現(xiàn)在b盒內(nèi)緩慢參加適量砂粒，a、b、c始終位置保持不變，以下說法中正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992985)(A)A．b對(duì)c的摩擦力可能先減小后增大，也可能一直增大B．地面對(duì)c的支持力可能不變C．c受到地面的摩擦力方向可能向右D．彈簧的彈力可能變大，也可能變小或不變[解析]因?yàn)椴恢纀的重力沿著斜面方向的分力與細(xì)線拉力的大小關(guān)系，故不能確定靜摩擦力的方向，故隨著砂子質(zhì)量的增加，靜摩擦力可能增加、可能減小，也可能先減小后增大，故A正確；以b與c組成的整體為研究對(duì)象，整體受到重力、支持力以及繩子向左上方的拉力、地面的摩擦力，在b盒內(nèi)緩慢參加適量砂粒后，豎直向下的重力增大，而其他的力不變，所以整體受到的支持力一定增大，故B錯(cuò)誤；以b與c組成的整體為研究對(duì)象，整體受到重力、支持力以及繩子向左上方的拉力、地面的摩擦力，水平方向除摩擦力外，只有繩子的拉力有一個(gè)向右的分力，所以可以知道c受到地面摩擦力的方向一定向左，故C錯(cuò)誤；a、b、c始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么彈簧的長(zhǎng)度不變，由胡克定律可以知道彈簧的彈力大小不變，故D錯(cuò)誤。3．(2023·天津紅橋區(qū)月考)如圖甲所示，筆記本電腦散熱底座設(shè)置有四個(gè)卡位用來調(diào)節(jié)角度。某同學(xué)將電腦放在散熱底座上，為了獲得更好的舒適度，由原卡位1調(diào)至卡位4(如圖乙所示)，電腦始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992986)(C)A．電腦受到的支持力變小B．電腦受到的摩擦力變大C．散熱底座對(duì)電腦的作用力的合力不變D．電腦受到的支持力與摩擦力兩力大小之和等于其重力[解析]設(shè)散熱底座與水平面的夾角為θ，以筆記本電腦為研究對(duì)象，筆記本電腦受重力、支持力和靜摩擦力，如下圖。根據(jù)平衡條件，有N＝mgcosθ，f＝mgsinθ，由原卡位1調(diào)至卡位4，角度θ減小，支持力N增大，靜摩擦力減小，故A、B錯(cuò)誤；散熱底座對(duì)電腦的作用力的合力是支持力和靜摩擦力的合力，與重力平衡，始終是不變的，故C正確；電腦受到的支持力與摩擦力兩力的矢量和與重力平衡，故D錯(cuò)誤。4．(2023·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)期中)如下圖，質(zhì)量為m的硬質(zhì)面字典A對(duì)稱放在硬質(zhì)面的書本B上，將書本B的一端緩慢抬高至字典剛要滑動(dòng)，此時(shí)書脊與水平面的夾角為θ。以下說法中正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992987)(C)A．B對(duì)A的作用力為零B．B的一個(gè)側(cè)面對(duì)A的彈力為mgcosθC．B對(duì)A的最大靜摩擦力的合力為mgsinθD．A受到3個(gè)力的作用[解析]B對(duì)A的作用力大小等于A的重力mg，方向豎直向上，故A錯(cuò)誤；B的兩側(cè)面對(duì)A彈力方向垂直于兩側(cè)面斜向上，其合力為mgcosθ，不一定為mgcosθ，故B錯(cuò)誤；A受力平衡，根據(jù)平衡條件得，B對(duì)A的最大靜摩擦力的合力f合＝mgsinθ，故C正確；A處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)A進(jìn)行受力分析，A受到重力，書本B兩側(cè)對(duì)A的兩個(gè)支持力，B書兩側(cè)對(duì)A的兩個(gè)摩擦力，共5個(gè)力，故D錯(cuò)誤。5．(2023·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三上學(xué)期11月月考)如圖，質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)木塊A、B通過輕彈簧連接，木塊A放在水平桌面上，木塊B用輕繩通過定滑輪在力F的作用下整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩與水平方向成α角。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)滑輪與繩間的摩擦。那么不能求以下哪些量eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992988)(D)A．木塊A對(duì)桌面的壓力B．彈簧與水平方向的夾角C．木塊A與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)D．彈簧的形變量[解析]對(duì)物體B分析，受重力、彈簧的拉力和細(xì)線的拉力，三力平衡，設(shè)彈簧與水平方向的夾角為β，根據(jù)平衡條件，水平方向：Fcosα＝F彈cosβ，豎直方向：Fsinα＝F彈sinβ＋mg，故有：tanβ＝eq\f(Fsinα－mg,Fcosβ)，F(xiàn)彈＝eq\r(Fcosα2＋Fsinα－mg2)，由于不知道彈簧的勁度系數(shù)，故無法確定彈簧的形變量；對(duì)A、B整體分析，受拉力F、重力(M＋m)g、支持力N和靜摩擦力f，根據(jù)平衡條件，水平方向：f＝Fcosα，豎直方向：N＝(M＋m)g－Fsinα，根據(jù)牛頓第三定律，整體對(duì)桌面的壓力為(M＋m)g－Fsinα，整體對(duì)桌面的摩擦力大小為f＝Fcosα，方向向右，由于整體恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，靜摩擦力到達(dá)最大，故可以求解動(dòng)摩擦因數(shù)。綜上所述不能求的物理量是D項(xiàng)。6.(2023·福建省泉港一中高三上學(xué)期期中試題)如下圖，用一輕繩將光滑小球P系于豎直墻壁上的O點(diǎn)，在墻壁和球P之間夾有一矩形物塊Q，P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)有一鉛筆緊貼墻壁從O點(diǎn)開始緩慢下移，那么在鉛筆緩慢下移的過程中eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992989)(D)A．細(xì)繩的拉力逐漸變小B．Q將從墻壁和小球之間滑落C．Q受到墻壁的摩擦力逐漸變大D．Q受到墻壁的彈力逐漸變大[解析]對(duì)P分析，P受到重力、拉力和Q對(duì)P的彈力處于平衡，設(shè)拉力與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)共點(diǎn)力平衡有：拉力F＝eq\f(mg,cosθ)，Q對(duì)P的支持力N＝mgtanθ。鉛筆緩慢下移的過程中，θ增大，那么拉力F增大，Q對(duì)P的支持力增大；對(duì)Q分析知，在水平方向上P對(duì)Q的壓力增大，那么墻壁對(duì)Q的彈力增大，在豎直方向上重力與摩擦力相等，所以Q受到的摩擦力不變，Q不會(huì)從墻壁和小球之間滑落，故D正確。7．(2023·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三月考)如下圖，水平地面上有一質(zhì)量為m，半徑為r的半球形均勻物塊A，現(xiàn)在A上放一半徑與A相同的球體B，B的右側(cè)緊靠豎直光滑墻面，B的密度是A的兩倍，調(diào)整A的位置使A、B恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)。A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，那么A的球心距豎直墻面的最遠(yuǎn)距離x為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992990)(A)A．(eq\r(2)＋1)r B．(eq\f(16,\r(89))＋1)rC．(1＋eq\f(12,\r(61)))r D．eq\f(13,5)r[解析]經(jīng)分析可知，B的質(zhì)量是A的4倍，對(duì)A和B整體受力分析可知，μ·5mg＝N，對(duì)B受力分析如下圖，N＝4mgtanθ，又因?yàn)棣蹋?.8，解得tanθ＝1，θ＝45°，又由幾何知識(shí)得sinθ＝eq\f(x－r,2r)，解得x＝(eq\r(2)＋1)r，故A正確。8．(2023·山東省濰坊市高三上學(xué)期期末試題)如下圖，光滑圓圈豎直固定，A為最高點(diǎn)，橡皮條上端固定在A點(diǎn)，下端連接一套在圓圈上的輕質(zhì)小環(huán)，小環(huán)位于B點(diǎn)，AB與豎直方向夾角為30°，用光滑鉤拉橡皮條中點(diǎn)，將橡皮條中點(diǎn)拉至C點(diǎn)時(shí)，鉤的拉力大小為F。為保持小環(huán)靜止于B點(diǎn)，需給小環(huán)施加一作用力F′，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992991)(AD)A．假設(shè)F′沿水平方向，那么F′＝eq\f(\r(3),3)FB．假設(shè)F′沿豎直方向，那么F′＝eq\f(\r(3),3)FC．F′的最大值為eq\f(\r(3),3)FD．F′的最小值為eq\f(\r(3),6)F[解析]對(duì)結(jié)點(diǎn)C受力分析可得橡皮筋的彈力滿足：2F1cos30°＝F可得F1＝eq\f(\r(3)F,3)；對(duì)小圓環(huán)受力分析可知，水平向右的橡皮筋的拉力F1，大圓環(huán)對(duì)小圓環(huán)的彈力N沿半徑方向，假設(shè)F′沿水平方向，那么N＝0，此時(shí)F′＝F1＝eq\f(\r(3)F,3)，選項(xiàng)A正確；假設(shè)沿豎直方向，那么必然是豎直向上，此時(shí)N的方向背離圓心向外，由平衡知識(shí)可知，F(xiàn)′＝F1tan30°＝eq\f(1,3)F，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)平行四邊形法那么可知F′最大值可取無窮大；當(dāng)F′與OB半徑垂直時(shí)最小，最小值為Fmin＝F1sin30°＝eq\f(\r(3),6)F，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D正確；應(yīng)選AD。9．(2023·江西省臨川二中高三上學(xué)期第五次理綜物理)如下圖，一輛小車靜止在水平地面上，車內(nèi)固定著一個(gè)傾角為60°的光滑斜面OA，光滑擋板OB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)將一重力為G的圓球放在斜面與擋板之間，擋板與水平面的夾角θ＝60°。以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992992)(AD)A．假設(shè)保持擋板不動(dòng)，那么球?qū)π泵娴膲毫Υ笮镚B．假設(shè)擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60°，那么球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大C．假設(shè)擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)60°，那么球?qū)醢宓膲毫χ饾u減小D．假設(shè)保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么球?qū)醢宓膲毫赡転榱鉡解析]球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對(duì)球進(jìn)行受力分析，如下圖：FA、FB以及G構(gòu)成的三角形為等邊三角形，根據(jù)幾何關(guān)系可知，F(xiàn)A＝FB＝G，故A正確；假設(shè)擋板從圖示位置順時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)圖象可知，F(xiàn)B先減小后增大，根據(jù)牛頓第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο葴p小后增大，故B、C錯(cuò)誤；假設(shè)保持擋板不動(dòng)，使小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)FA和重力G的合力正好提供加速度時(shí)，球?qū)醢宓膲毫榱?，故D正確。10．(2023·福建四地六校聯(lián)考)如下圖為緩慢關(guān)門時(shí)(圖中箭頭方向)門鎖的示意圖，鎖舌尖角為37°，此時(shí)彈簧彈力為30N，鎖舌外表較光滑，摩擦不計(jì)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，那么以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992993)(AD)A．關(guān)門過程中鎖殼碰鎖舌的彈力逐漸增大B．關(guān)門過程中鎖殼鎖舌的彈力保持不變C．此時(shí)鎖殼碰鎖舌的彈力為37.5ND．此時(shí)鎖殼鎖舌的彈力為50N[解析]關(guān)門時(shí)，鎖舌受到鎖殼的作用力，彈簧被壓縮，處于壓縮狀態(tài)，那么彈力增大，故A正確，B錯(cuò)誤；對(duì)鎖舌分析，受到彈簧彈力，鎖殼的作用力，受力平衡，那么有F彈＝Fsin37°，因此F＝eq\f(30,0.6)N＝50N，故C錯(cuò)誤，D正確。11．(2023·江西師大附中月考)質(zhì)量均為m的兩物塊A和B之間連接著一個(gè)輕質(zhì)彈簧，其勁度系數(shù)為k，現(xiàn)將物塊A、B放在水平地面上一斜面的等高處，如下圖，彈簧處于壓縮狀態(tài)，且物塊與斜面均能保持靜止，斜面的傾角為θ，兩物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，那么以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992994)(BD)A．斜面和水平地面間一定有靜摩擦力B．斜面對(duì)A、B及彈簧組成的系統(tǒng)的靜摩擦力的合力為2mgsinθC．假設(shè)將彈簧拿掉，物塊有可能發(fā)生滑動(dòng)D．彈簧的最大壓縮量為eq\f(mg\r(μ2cos2θ－sin2θ),k)[解析]對(duì)整體分析可知，整體在水平方向不受外力，故地面不受靜摩擦力，故A錯(cuò)誤；對(duì)A、B及彈簧組成的系統(tǒng)分析可知，整體受重力、支持力和斜面的摩擦力，那么摩擦力大小為2mgsinθ，故B正確；開始時(shí)單個(gè)物塊受到的靜摩擦力大于重力沿斜面向下的分力，由于物塊受到的摩擦力為靜摩擦力，假設(shè)將彈簧拿掉，摩擦力將瞬間發(fā)生變化，與重力沿斜面的分力大小相等，不可能使物塊發(fā)生滑動(dòng)，故C錯(cuò)誤；物塊靜止在斜面上，在斜面這個(gè)平面內(nèi)共有三個(gè)力作用在物塊上，一個(gè)是重力沿斜面向下的分力mgsinθ，一個(gè)是靜摩擦力f≤fm＝μmgcosθ，方向不確定，一個(gè)是水平方向彈簧彈力kx，故彈力等于mgsinθ和靜摩擦力f的合力，當(dāng)靜摩擦力最大時(shí)，合力最大，此時(shí)kx＝eq\r(f\o\al(2,m)－mgsinθ2)，故x＝eq\f(mg\r(μ2cos2θ－sin2θ),k)，故D正確。12．(2023·湖南長(zhǎng)郡模擬)如下圖，質(zhì)量為M的斜面體放置在水平地面上，細(xì)線繞過滑輪O1、O3連接m1、m3物體，連接m1的細(xì)線與斜面平行，滑輪O3由細(xì)線固定在豎直墻O處，滑輪O1用輕質(zhì)桿固定在天花板上，動(dòng)滑輪O2跨放在細(xì)線上，其下端懸掛質(zhì)量為m2的物體，初始狀態(tài)整個(gè)裝置靜止，不計(jì)細(xì)線與滑輪間摩擦，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992995)(AD)A．假設(shè)增大m2質(zhì)量，m1、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，細(xì)線張力大小不變B．假設(shè)增大m2質(zhì)量，m1、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，地面對(duì)M的摩擦力變大C．假設(shè)將懸點(diǎn)O上移，m1、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，細(xì)線與豎直墻間夾角變大D．假設(shè)將懸點(diǎn)O上移，m1、M仍靜止，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，地面對(duì)M的摩擦力不變[解析]假設(shè)增大m2質(zhì)量，m1、M仍靜止，先對(duì)物體m3分析，受重力和拉力而平衡，說明細(xì)線的拉力大小保持不變；再對(duì)m1和M整體分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力，根據(jù)平衡條件，摩擦力等于拉力的水平分力，由于拉力不變，故地面對(duì)M的摩擦力不變，故A正確，B錯(cuò)誤；假設(shè)將懸點(diǎn)O上移，m1、M仍靜止，細(xì)線的拉力仍然等于m3g，大小不變；先分析m2，由于重力不變，兩個(gè)拉力的大小也不變，故根據(jù)平衡條件，兩個(gè)拉力的方向不變；再分析滑輪O3，受三個(gè)拉力，由于下面兩邊細(xì)線拉力的大小和方向不變，故根據(jù)平衡條件，固定在O處細(xì)線的第三個(gè)拉力的方向也不變，故細(xì)線與豎直墻間夾角不變，故C錯(cuò)誤；最后分析m1和M整體，受重力、支持力、拉力和摩擦