2014届高三物理一轮复习_受力分析、共点力平衡练习案

2014届高三物理一轮复习受力分析、共点力平衡练习案

一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．)

1．如图2－3－14所示，在水平力F的作用下，木块A、B保持静止．若木块A与B的接触面是水平的，且F≠0.则关于木块B的受力个数可能是( )

图2－3－14

A．3个或4个 B．3个或5个

C．4个或5个 D．4个或6个

2.

图2－3－15

如图2－3－15所示，质量m1＝10 kg和m2＝30 kg的两物体，叠放在动摩擦因数为0.50的粗糙水平地面上，一处于水平位置的轻弹簧，劲度系数为k＝250 N/m，一端固定于墙壁，另一端与质量为m1的物体相连，弹簧处于自然状态，现用一水平推力F作用于质量为m2的物体上，使它缓慢地向墙壁一侧移动，当移动0.40 m时，两物体间开始相对滑动，这时水平推力F的大小为( )

A．100 N B．300 N

C．200 N D．250 N

3．(2012·安康模拟)如图2－3－16所示，质量分别为m A和m B的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为45°的斜面上，B悬挂着．已知m A＝2m B，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°增大到50°，系统仍保持静止．则下列说法正确的是( )

图2－3－16

A．绳子对A的拉力将增大

B．物体A对斜面的压力将增大

C．物体A受到的静摩擦力增大

D．物体A受到的静摩擦力减小

4.

图2－3－17

如图2－3－17所示，用轻绳吊一个重为G的小球，欲施一力F使小球在图示位置平衡(θ＜30°)，下列说法正确的是( )

A．力F最小值为G sin θ

B．若力F与绳拉力大小相等，力F方向与竖直方向必成θ角

C．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成θ角

D．若力F与G大小相等，力F方向与竖直方向可能成2θ角

5.

图2－3－18

如图2－3－18所示，一箱苹果沿着倾角为θ的斜面，以速度v匀速下滑，在箱子中夹有一只质量为m的苹果，它受到周围苹果对它作用力的方向是( )

A．沿斜面向上B．沿斜面向下

C．竖直向上 D．垂直斜面向上

6.

图2－3－19

如图2－3－19所示，a、b是两个位于固定斜面上的完全相同的正方形物块，它们在水平方向的外力F的作用下处于静止状态．已知a、b与斜面的接触面都是光滑的，则下列说法正确的是( )

A．物块a所受的合外力大于物块b所受的合外力

B．物块a对斜面的压力大于物块b对斜面的压力

C．物块a、b间的相互作用力等于mg sin θ

D．物块a对斜面的压力等于物块b对斜面的压力

7.

图2－3－20

(2013届长春模拟)如图2－3－20所示，将质量为m的滑块放在倾角为θ的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ.若滑块与斜面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，则( )

A．将滑块由静止释放，如果μ＞tan θ，滑块将下滑

B．给滑块沿斜面向下的初速度，如果μ＜tan θ，滑块将减速下滑

C．用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果μ＝tan θ，拉力大小应是2mg sin θ

D．用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果μ＝tan θ，拉力大小应是mg sin θ

8.

图2－3－21

叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技．图2－3－21为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重量均为G，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为( )

A.7

8

G B.

3

4

G

C.5

4

G D.

3

2

G

9.

图2－3－22

如图2－3－22所示，三根长度均为l的轻绳分别连接于C、D两点，A、B两端被悬挂在水平天花板上，相距2l.现在C点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D 点上可施加力的最小值为( )

A．mg B.

3 3 mg

C.1

2

mg D.

1

4

mg

10.

图2－3－23

(2013届延安模拟)如图2－3－23所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线悬挂，B放在粗糙的水平桌面上．滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点，O′是三根细线的结点，细线bO′水平拉着物体B，cO′沿竖直方向拉着弹簧．弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态．若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是F＝20 3 N，∠cO′a＝120°，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是( ) A．弹簧的弹力为20 N

B．重物A的质量为2 kg

C．桌面对物体B的摩擦力为10 3 N

D．细线OP与竖直方向的夹角为60°

二、非选择题(本题共2小题，共30分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)

11.

图2－3－24

(15分)如图2－3－24所示，在倾角为θ的粗糙斜面上，有一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上，已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ

12．(15分)(2012·陕西师大附中检测)如图2－3－25所示，质量M＝2 3 kg的木块

套在水平杆上，并用轻绳与质量m＝ 3 kg的小球相连．今用跟水平方向成α＝30°角的

力F＝10 3 N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，g取10 N/kg.求：

图2－3－25

(1)运动过程中轻绳与水平方向夹角θ；

(2)木块与水平杆间的动摩擦因数μ.

答案及解析

一、1．【解析】木块B一定受重力和A对它的压力；将A、B看作整体，因整体保持静止，所以B一定受斜面的支持力；隔离木块A对其受力分析，因A静止，故A一定受B 的静摩擦力，从而B也一定受A的静摩擦力；斜面对木块B的静摩擦力可能有，也可能无．综上所述，正确答案为C.

【答案】 C

2.【解析】两物体最初一起向左移动压缩弹簧，水平推力F必须大于地面作用于m2的滑动摩擦力f＝μ(m1＋m2)g＝200 N，共同移动0.40 m后两物体之间发生相对滑动，这时弹簧中的弹力F弹＝kx＝100 N，恰等于m1与m2之间的滑动摩擦力大小．水平推力F等于地面作用于m2的滑动摩擦力与m1对m2的滑动摩擦力的和，故B正确．

【答案】 B

3．【解析】设A与斜面间无摩擦力时斜面倾角为θ，m A g sin θ＝F T＝m B g，sin θ＝1

，θ＝30°，由于A开始保持静止，可知其受沿斜面向上的摩擦力．当由45°角变为50°2

时，系统仍保持静止，故静摩擦力一直增大，C对，D错；设斜面的倾角为α，A对斜面的压力为F N＝m A g cos α，α增大时，F N减小，B错；绳拉力F T＝m B g不变，A错．【答案】 C

4.【解析】

根据力的平行四边形定则可知，当力F 与轻绳垂直斜向上时，力F 有最小值，根据物体的平衡条件可知，其值为G sin θ，A 正确．若力F 与绳拉力大小相等，则力F 的方向与轻绳中拉力的方向应该相对于过小球的竖直线对称，所以力F 方向与竖直方向必成θ角，故B 正确．若力F 与G 大小相等，则有两种情况，一种情况是力F 与G 是一对平衡力；另一种情况是力F 与G 的合力与轻绳中拉力是一对平衡力，此时力F 方向与竖直方向成2θ角斜向下，C 错误、D 正确．

【答案】 ABD

5.【解析】 因为整体匀速运动，所以每一个苹果所受的合力为零，因此质量为m 的苹果受到周围苹果对它的作用力的方向竖直向上，C 正确．

【答案】 C

6.【解析】 因为a 、b 两个物体都处于静止状态，所以它们的合外力都等于零，A 错误；b 物体对斜面的压力大小等于其重力在垂直于斜面方向的分力，但a 物体还受到水平推力F 的作用，其在垂直于斜面向下的方向有分力，故物块a 对斜面的压力大于物块b 对斜面的压力，B 正确，D 错误；物块a 、b 间的相互作用力等于mg sin θ，C 正确．

【答案】 BC

7.【解析】 对处于斜面上的滑块进行受力分析可知，若μ＞tan θ，则μmg c os θ＞mg sin θ，故将滑块由静止释放，如果μ＞tan θ，滑块仍静止，若μ＜tan θ，则μmg cos θ＜mg sin θ，给滑块沿斜面向下的初速度，则滑块将加速下滑，故A 、B 错误；若要使物块在平行于斜面向上的拉力F 的作用下沿斜面匀速上滑，由平衡条件有：F －mg sin θ－μmg cos θ＝0，故F ＝mg sin θ＋μmg cos θ，若μ＝tan θ，则mg sin θ＝μmg cos θ，即F ＝2mg sin θ，故C 项正确；若要使物块在平行于斜面向下的拉力F 作用下沿斜面向下匀速滑动，由平衡条件有：F ＋mg sin θ－μmg cos θ＝0，则F ＝μmg cos θ－mg sin θ，若μ＝tan θ，则m g sin θ＝μmg cos θ，即F ＝0，故D 项错误．

【答案】 C

8.【解析】 处在最高层的那个人共受到三个力的作用而处于平衡状态：竖直向下的重

力、两只腿受到的竖直向上的支持力，每个支持力大小为12

G ；根据牛顿第三定律，处在中间层的那两个人每人承受了竖直向下的压力，大小为12

G ，对中间层的那两个人受力分析，同

理可得，他们每只腿对最低层人员的压力大小为34

G ；分析最低层正中间那个人的受力情况，其共受到五个力的作用：竖直向下的重力G 、两个竖直向下的正压力(大小均为34

G )和两只腿受到的竖直向上的支持力(设大小均为N )，根据平衡条件，可得2N ＝G ＋34G ＋34G ，所以N ＝54

G ，根据牛顿第三定律，这个人的一只脚对水平地面的压力约为54

G .

【答案】 C

9.【解析】 对C 点进行受力分析，由平衡条件可知，绳

CD 对C 点的拉力F CD ＝mg tan 30°，对D 点进行受力分析，绳

CD 对D 点的拉力F 2＝F CD ＝mg ta n 30°，F 1方向一定，则当F 3

垂直于绳BD 时，F 3最小，由几何关系可知，F 3＝F CD sin 60°＝

12

mg . 【答案】 C

10.【解析】 选取滑轮作为研究对象，滑轮两侧细线的夹角为60°，设滑轮两侧细线中拉力为F a ，则有F a ＝m A g ，F ＝2F a cos 30°，联立解得重物A 的质量为m A ＝2 kg ，F a ＝20 N ，选项B 正确；将O ′a 中的拉力F a 沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件得F a cos 30°＝F b ，F a sin 30°＝F c ，解得弹簧的弹力为F c ＝10 N ，选项A 错误；细线O ′b 中拉力F b ＝10 3 N ，对物体B 由平衡条件得桌面对物体B 的摩擦力为10 3 N ，选项C 正确；细线OP 的方向在滑轮两侧细线夹角的平分线上，与竖直方向的夹角为30°，选项D 错误．

【答案】 BC

二、11.【解析】 因为μ

mg sin θ＝F cos θ＋f ，f ＝μN ，

N ＝mg cos θ＋F sin θ

解得F ＝sin θ－μcos θμsin θ＋cos θ

mg

当物体恰好不上滑时，受力如图乙所示，有

mg sin θ＋f ＝F cos θ

f ＝μN ，

N ＝mg cos θ＋F sin θ

解得：F ＝μcos θ＋sin θ

cos θ－μsin θmg .

【答案】 sin θ－μcos θμsin θ＋cos θmg μcos θ＋sin θ

cos θ－μsin θmg

12．【解析】 (1)以球为研究对象，球受力如图(a)所示

(a)

据共点力平衡条件得

F cos 30°－T cos θ＝0

F sin 30°＋T sin θ＝mg

解得T ＝10 3 N θ＝30°.

(2)以木块M 为研究对象，其受力如图(b)所示

(b)

据共点力平衡条件得T cos 30°－f ＝0

N －Mg －T sin 30°＝0

f ＝μN

解得μ＝0.35.

【答案】 (1)30° (2)0.35