2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第2章相互作用第3講受力分析共點(diǎn)力的平衡課后限時(shí)訓(xùn)練新人教版必修1

PAGE受力分析共點(diǎn)力的平衡一、選擇題(此題共10小題，1～5題為單項(xiàng)選擇，6～10題為多項(xiàng)選擇)1.(2022·山東日照第一中學(xué)期末)如下圖，物塊a、b的質(zhì)量分別為2m、m，水平地面和豎直墻面均光滑，在水平推力F作用下，兩物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342206)(B)A．物塊b受四個(gè)力作用B．物塊b受到的摩擦力大小等于2mgC．物塊b對(duì)地面的壓力大小等于mgD．物塊a受到物塊b的作用力水平向右[解析]對(duì)a分析，a受到豎直向下的重力、墻壁的支持力、b的彈力，要想保持靜止，必須在豎直方向上受到b向上的靜摩擦力，故fba＝Ga＝2mg，B正確；對(duì)b分析，受到豎直向下的重力、地面的支持力、a的靜摩擦力、a的彈力以及推力F，共5個(gè)力作用，在豎直方向上有Gb＋fab＝N，故N＝3mg，即物塊b對(duì)地面的壓力大小等于3mg，A、C錯(cuò)誤；物塊a受到物塊b的水平向右的彈力和豎直向上的摩擦力，合力的方向不是水平向右，D錯(cuò)誤。2．(2022·廣東深圳第一次調(diào)研)在固定的斜面體Q上放一物塊P，P靜止不動(dòng)；現(xiàn)分別將沿平行斜面向上、水平向左、豎直向下和垂直紙面向外(未畫出)的力F作用于P，P仍靜止不動(dòng)，如下圖。以下判斷正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342207)(D)A．圖甲中Q對(duì)P的支持力增大B．圖乙中Q對(duì)P的摩擦力減小C．圖丙中P受到的合外力增大D．圖丁中P所受的摩擦力增大[解析]圖甲中，Q對(duì)P的支持力等于P的重力垂直斜面方向的分力，與F的大小無關(guān)，所以Q對(duì)P的支持力不變，故A錯(cuò)誤；圖乙中，把F分解到沿斜面方向和垂直于斜面方向，根據(jù)平衡條件可知，P受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力與F沿斜面向下的分力之和，所以摩擦力增大，故B錯(cuò)誤；P處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，那么圖丙中P受到的合外力不變，故C錯(cuò)誤；圖丁中，施加垂直紙面向外的力F，根據(jù)平衡條件可知，P受到的摩擦力f＝eq\r(F2＋mgsinθ2)>mgsinθ，所以P所受摩擦力增大，故D正確。3．(2022·吉林省重點(diǎn)中學(xué)第二次模擬考試)如下圖，物體P、Q用輕繩與輕彈簧跨過定滑輪連接。P靜止在傾角為45°的粗糙斜面上，Q懸掛著，定滑輪通過輕桿固定在斜面頂端，且輕桿與斜面平行。質(zhì)量mP＝3mQ，不計(jì)滑輪摩擦，以下說法中正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342208)(B)A．支撐滑輪的輕桿對(duì)滑輪的彈力方向沿輕桿方向B．輕彈簧中彈力等于mQgC．物體P所受向上的摩擦力為mPgsin45°D．物體P所受支持力為mPgsin45°[解析]滑輪在輕桿彈力和兩側(cè)輕繩的拉力作用下處于平衡狀態(tài)，支撐滑輪的輕桿對(duì)滑輪的彈力方向沿兩側(cè)輕繩夾角的角平分線斜向上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；輕彈簧中彈力等于mQg，選項(xiàng)B正確；由于物體P受到沿斜面向上的拉力作用，所以物體P所受沿斜面向上的摩擦力一定小于mPgsin45°，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體P所受支持力為mPgcos45°，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．(2022·安徽黃山質(zhì)檢)如下圖，一根細(xì)繩的上端系在O點(diǎn)，下端系一個(gè)小球B，放在斜面A上，斜面體放置于水平地面上，所有接觸面光滑?，F(xiàn)用水平推力F向右推斜面體使之在水平面上向右緩慢運(yùn)動(dòng)一段距離(細(xì)繩尚未到達(dá)平行于斜面的位置)。在此過程中eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342209)(D)A．斜面體對(duì)小球B的支持力減小B．繩對(duì)小球B的拉力增大C．地面對(duì)斜面體的支持力不變D．水平推力F增大[解析]對(duì)球受力分析，如圖甲所示，根據(jù)平衡條件，在向右緩慢運(yùn)動(dòng)的過程中，細(xì)繩的拉力逐漸變得與斜面平行，故細(xì)繩的拉力在減小，斜面體對(duì)小球B的支持力在增大，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第三定律，球?qū)π泵骟w的壓力也增大，對(duì)斜面體受力分析，受推力、支持力、重力和壓力，如圖乙所示，根據(jù)平衡條件有F＝Nsinθ，N′＝Mg＋Ncosθ，由于N增大，故支持力N′和推力F均增大，故C錯(cuò)誤，D正確。5．(2022·浙江嘉興期末)科技的開展正在不斷地改變著我們的生活，如圖甲是一款支架，其外表采用了納米微吸材料，用手觸碰無粘感，接觸到平整光滑的硬性物體時(shí)，會(huì)牢牢吸附在物體上，如圖乙是靜止吸附在支架上的側(cè)視圖，假設(shè)的重力為G，那么以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342210)(D)A．受到的支持力大小為GcosθB．受到的支持力不可能大于GC．納米材料對(duì)的作用力大小為GsinθD．納米材料對(duì)的作用力豎直向上[解析]因?yàn)椴捎昧思{米微吸材料，斜面會(huì)對(duì)存在一個(gè)吸引力，所以受到的支持力大小不可能為Gcosθ，其大小可能大于G，也可能小于G，取決于吸引力的大小，A、B錯(cuò)誤；受到豎直向下的重力和納米材料的作用力，故納米材料對(duì)的作用力豎直向上，大小等于G，C錯(cuò)誤，D正確。易錯(cuò)分析：此題的關(guān)鍵是需要知道題目中的重要信息，如果做題不認(rèn)真，會(huì)忽略斜面對(duì)的吸引力，從而錯(cuò)選A、B或C。6．(2022·遼寧沈陽東北育才學(xué)校月考)如圖甲所示，一物塊在粗糙斜面上，在平行斜面向上的外力F作用下，斜面體和物塊始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)外力F按照?qǐng)D乙所示規(guī)律變化時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342211)(AC)A．地面對(duì)斜面體的摩擦力逐漸減小B．地面對(duì)斜面體的摩擦力逐漸增大C．物塊對(duì)斜面體的摩擦力可能一直增大D．物塊對(duì)斜面體的摩擦力可能一直減小[解析]設(shè)斜面傾角為θ，對(duì)整體分析，水平方向上受力平衡，有Fcosθ＝f，可知地面對(duì)斜面體的摩擦力逐漸減小，故A正確，B錯(cuò)誤。對(duì)物塊分析，受重力、支持力、拉力和摩擦力處于平衡，假設(shè)拉力的最大值大于重力的下滑分力，靜摩擦力沿著斜面向下，那么F－f－mgsinθ＝0，故拉力減小后，靜摩擦力先減小后反向增大；假設(shè)拉力的最大值小于重力的下滑分力，靜摩擦力沿著斜面向上，那么F＋f－mgsinθ＝0，故拉力減小后，靜摩擦力一直增大，故C正確，D錯(cuò)誤。7．(2022·吉林東北師大附中二模)如圖，在楔形木塊的斜面與豎直墻之間放置一個(gè)質(zhì)量為m的光滑鐵球，楔形木塊置于水平粗糙地面上，斜面傾角為θ，球的半徑為R。現(xiàn)對(duì)球再施加一個(gè)水平向左的壓力F，F(xiàn)的作用線通過球心O。假設(shè)F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止。那么在此過程中eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342212)(AC)A．豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力FB．斜面對(duì)鐵球的作用力緩慢增大C．斜面對(duì)地面的摩擦力保持不變D．地面對(duì)楔形木塊的支持力緩慢增大[解析]以鐵球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析受力，作出受力分析圖如下圖，根據(jù)平衡條件得知，豎直墻對(duì)鐵球的作用力N2＝F＋N1sinθ>F，即豎直墻對(duì)鐵球的作用力始終大于水平外力F，故A正確。由圖得到mg＝N1cosθ，因?yàn)閙g、θ均不變，那么斜面對(duì)鐵球的支持力N1保持不變，故B錯(cuò)誤。以楔形木塊為研究對(duì)象，球?qū)πㄐ文緣K的壓力不變，楔形木塊受力情況不變，那么楔形木塊對(duì)地面的摩擦力保持不變，地面對(duì)楔形木塊的支持力也不變，故C正確，D錯(cuò)誤。8．(2022·湖南郴州質(zhì)量監(jiān)測(cè))如下圖，形狀和質(zhì)量完全相同的兩個(gè)圓柱體a、b靠在一起，外表光滑，重力為G，其中b的下半部剛好固定在水平面MN的下方，上邊露出另一半，a靜止在平面上。現(xiàn)過a的軸心施加水平作用力F，可緩慢地將a拉離平面一直滑到b的頂端，對(duì)該過程分析，那么應(yīng)有eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342213)(BC)A．拉力F先增大后減小，最大值是GB．開始時(shí)拉力F最大為eq\r(3)G，以后逐漸減小為0C．a(chǎn)、b間的壓力開始最大為2G，以后逐漸減小到D．a(chǎn)、b間的壓力由0逐漸增大，最大為G[解析]對(duì)于a球，受到重力G、拉力F和b的支持力N，由平衡條件得F＝Ncosθ，Nsinθ＝G，那么F＝eq\f(G,tanθ)，N＝eq\f(G,sinθ)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，θ從30°增大到90°，F(xiàn)和N均逐漸減小；當(dāng)θ＝30°時(shí)，F(xiàn)有最大值為eq\r(3)G，N有最大值為2G，故B、C正確。9.(2022·湖南長(zhǎng)沙第一中學(xué)月考)如下圖，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，小物塊b置于斜面上，通過細(xì)繩跨過光滑的定滑輪與沙漏a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行，在a中的沙子緩慢流出的過程中，a、b、c都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342214)(ABD)A．b對(duì)c的摩擦力可能始終增大B．地面對(duì)c的支持力始終變大C．c對(duì)地面的摩擦力方向始終向左D．滑輪對(duì)繩的作用力方向始終不變[解析]a中沙子緩慢流出的過程中，a的重力不斷減小，與之相連的繩子中的拉力也減小，對(duì)于b，它受重力、支持力、拉力和摩擦力而靜止，因a、b間質(zhì)量關(guān)系不明確，故b所受的摩擦力可能始終增大，也可能先向下減小到零后反向再增大，故A正確；再以b、c為整體分析，它在一個(gè)逐漸減小的拉力作用下靜止，因拉力在豎直方向上的分力逐漸減小，在水平方向上的分力也逐漸減小，致使地面對(duì)c的支持力變大，地面對(duì)c的摩擦力方向始終向左，且逐漸減小，故B正確，C錯(cuò)誤；繩中的拉力大小逐漸減小，而輕繩的一側(cè)平行于斜面，另一側(cè)在豎直方向上，由平行四邊形定那么知，滑輪對(duì)繩的作用力方向始終不變，故D正確。10．(2022·浙江六校聯(lián)考)如下圖，木板C放在水平地面上，木板B放在C的上面，木板A放在B的上面，A的右端通過輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)固定在豎直的墻壁上，A、B、C質(zhì)量相等，且各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，用大小為F的力向左拉動(dòng)C，使它以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，三者穩(wěn)定后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為T。那么以下說法正確的選項(xiàng)是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342215)(ACD)A．B對(duì)A的摩擦力大小為T，方向向左B．A和B保持靜止，C勻速運(yùn)動(dòng)C．A保持靜止，B和C一起勻速運(yùn)動(dòng)D．C受到地面的摩擦力大小為F－T[解析]由題意知，A、B、C質(zhì)量相等，且各接觸面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，再依據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式f＝μN(yùn)可知B、C之間的滑動(dòng)摩擦力大于A、B之間的滑動(dòng)摩擦力，因此在力F作用下，B、C作為一整體運(yùn)動(dòng)；A受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，根據(jù)平衡條件可知B對(duì)A的摩擦力大小為T，方向向左，故A、C正確，B錯(cuò)誤。因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的，那么物體B、C整體受到A對(duì)它水平向右的摩擦力，大小為T；由于B、C整體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么B、C整體受到的水平向左的拉力F和水平向右的兩個(gè)摩擦力平衡(A對(duì)B的摩擦力和地面對(duì)C的摩擦力)，根據(jù)平衡條件可知，C受到地面的摩擦力大小為F－T，故D正確。二、非選擇題11．如下圖，質(zhì)量M＝2eq\r(3)kg的木塊套在水平桿上，并用輕繩與質(zhì)量m＝eq\r(3)kg的小球相連。今用跟水平方向成30°角的力F＝10eq\r(3)N拉著小球并帶動(dòng)木塊一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中M、m的相對(duì)位置保持不變，g＝10m/s2，求運(yùn)動(dòng)過程中輕繩與水平方向的夾角θ及木塊M與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342216)[答案]30°eq\f(\r(3),5)[解析]以M、m整體為研究對(duì)象。由平衡條件得水平方向Fcos30°－μFN＝0①豎直方向FN＋Fsin30°－Mg－mg＝0②由①②得μ＝eq\f(\r(3),5)以m為研究對(duì)象，由平衡條件得水平方向Fcos30°－FTcosθ＝0③豎直方向Fsin30°＋FTsinθ－mg＝0④由③④得θ＝30°12．重為G的木塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，一人欲用最小的作用力F使木塊做勻速運(yùn)動(dòng)，那么此最小作用力的大小和方向應(yīng)如何？eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342217)[答案]eq\f(μG,\r(1＋μ2))與水平方向成α角斜向上且tanα＝μ[解析]木塊在運(yùn)動(dòng)過程中受摩擦力作用，要減