受力分析习题及答案

图2－1－4图2-1-7 图2-1-14力、重力、弹力、摩擦力1三个质量和直径都相等的光滑圆球a 、b 、c 分别放在三个相同的支座上，支点P 、Q 在同一水平面上，a 球的重心O a 位于球心，b 球的重心O b 位于球心的正上方，C 球的重心O c 位于球心的正下方．三个球都处于平衡状态．支点P 对a 球、b 球、c 球的弹力分别为F a 、F b 、F c ，则（ ）A ．F a ＝F b ＝F cB ．F b ＞F a ＞F cC ．F b ＜F a ＜F cD ．F a ＞F b ＝F c2如图2-1-5所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m 的小球，下列关于杆对球的作用力F 的判断中，正确的是（ ） A ．小车静止时，F=mg sin θ，方向沿杆向上 B ．小车静止时，F=mgcos θ，方向垂直杆向上 C ．小车向右以加速度a 运动时，一定有F=ma/sin θ D ．小车向左以加速度a 运动时，22()()F ma mg =+，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan （a/g ）3如图2-1-7所示，甲、乙球通过弹簧连接后用绳悬挂于天花板，丙、丁球通过细绳连接后也用绳悬挂天花板．若都在A 处剪断细绳，在剪断瞬间，关于球的受力情况，下面说法中正确的是（ ） A ．甲球只受重力作用 B ．乙球只受重力作用 C ．丙球受重力和绳的拉力作用 D ．丁球只受重力作用4如图2-1-12所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以l 1、l 2、l 3、l 4依次表示四个弹簧的伸长量，则有 （ ）A ．l 2＞l 1B ．l 4＞l 3C ．l 1＞l 3D ．l 2＝l 45．如图2-1-14所示，弹簧测力计和细线的重力不计，一切摩擦不计，重物的重力G =10N ，则弹簧测力计A 、B 的示数分别是（ ）A ．10N ，0B ．0，10NC ．20N ，10N D ．10N ，10N图2-1-12θ图2-1-5Q O 2 O 1 PA C B图2-2-6vBAA BFF甲 乙图2-2-26如图2-2-1所示，A 、B 两物体叠放在水平面上，水平力F 作用在A 上，使两者一起向右作匀速直线运动，下列判断正确的是（ ） A ．A 、B 间无摩擦力B ．A 对B 的静摩擦力大小为F ，方向向右C ．B 对地面的动摩擦力的大小为F ，方向向右D ．B 受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力7如图2-2-2示，物体A 、B 在力F 作用下一起以相同速率沿F 方向匀速运动，关于物体A 所受的摩擦力，下列说法中正确的是（ ） A ．甲、乙两图中A 均受摩擦力，且方向均与F 相同 B ．甲、乙两图中A 均受摩擦力，且方向均与F 相反 C ．甲、乙两图中A 均不受摩擦力D ．甲图中A 不受摩擦力，乙图中A 受摩擦力，方向均与F 相同8长直木板的上表面的一端放置一个铁块，木板放置在水平面上，将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起，木板另一端相对水平面的位置保持不变，如图2-2-4所示．铁块受到摩擦力f 随木板倾角α变化的图线可能正确的是（设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小）（ ）【解析】本题应分三种情况进行分析：9水平传送带的装置如图2-2-6所示，O 1为主动轮，O 2为从动轮．当主动轮顺时针匀速转动时，物体被轻轻地放在A 端皮带上．开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C 后滑动停止，之后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B 端．在传送的过程中，若皮带和轮不打滑，则物体受到的摩擦力和皮带上P 、Q 两处（在O 1O 2连线上）所受摩擦力情况正确的是（ ） A ．在AC 段物体受水平向左的滑动摩擦力，P 处受向上的滑动摩擦力 B ．在AC 段物体受水平向右的滑动摩擦力，P 处受向上的滑动摩擦力 C ．在CB 段物体不受静摩擦力，Q 处受向下的静摩擦力D ．在CB 段物体受水平向右的静摩擦力，P 、Q 两处始终受向下的静摩擦力10．如图2-2-7所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受到三个力即F 1、F 2和摩擦力，木块处于静止状态，其中F 1＝10 N ，F 2＝2 N ．若撤去F 1，则木块在水平方向上受到的合力为（ ）A ．10 N ，方向向左B ．6 N ，方向向右C ．2 N ，方向向左D ．零11．如图2-2-8所示，物体a 、b 和c 叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N 、Fc=10N 分别作用于物体b 、c 上，a 、b 和c 仍保持静止．以F1、F2、F3分别表示a 与b 、b 与c 、c 与桌面间的静摩擦力的大小，则（ ） A ．F1=5N ，F2=0，F3=5N B ．F1=5N ，F2=5N ，F3=0C ．F1=0，F2=5N ，F3=5ND ．F1=0，F2=10N ，F3=5N12．关于摩擦力，下列说法正确的是（ ） A ．摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同 B ．摩擦力的大小一定与压力成正比C ．运动的物体可以受静摩擦力作用，静止的物体也可以受滑动摩擦力的作用A BC DF 1F 2图2-2-7F cF b图2-2-8a b c 图2-2-10 A CFB 图2-2-4D ．静摩擦力可以是动力，也可以是阻力，滑动摩擦力一定是阻力13．如图2-2-10所示，C 是水平地面，A 、B 是两个长方形物块，F 是作用在物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同速度做匀速直线运动．由此可知，A 、B 间动摩擦因数μ1和B 、C 间动摩擦因数μ2有可能是（ ） A ．μ1=0，μ2=0 B ．μ1=0，μ2≠0 C ．μ1≠0，μ2=0 D ．μ1≠0，μ2≠014．如图2-2-11所示，两块相同的竖直木板之间有质量均为m 的四块相同的砖，用两个大小均为F 的水平压力压木板，使砖静止不动，设所有接触面均粗糙，则第三块砖对第二块砖的摩擦力大小为（ ） A ．0 B ．mg C ．μF D ．2mg15．如图2-2-12所示，质量为m 的木块在质量为M 的长木板上受到向右的水平拉力F 的作用向右滑行，长木板处于静止状态．已知木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是（AD ） A ．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ1mg B ．木板受到地面的摩擦力的大小一定是μ2（m+M ）g C ．当F ＞μ2（m+M ）g 时，木板便会开始运动 D ．无论怎样改变F 的大小，木板都不可能运动16．把一重为G 的物体，用一水平推力F=kt （k 为恒量，t 为时间）压在竖直的足够高的平整墙上。

那么，在图2-2-13中，能正确反映从t =0开始物体所受摩擦力F f 随t 变化关系的图象是（ ）17.如图2-2-3所示，物体A 、B 的质量m A =m B =6kg ，A 和B 、B 和水平面间的动摩擦因数都等于0.3，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，水平力F =30N ．那么，B 对A 的摩擦力和水平桌面对B 的摩擦力各为多大? ．18．如图2-2-9所示，一质量为1kg 的长木板放在水平桌面上，木板与桌面间的最大静摩擦力为3.0N ，动摩擦因数为0.3．如果分别用2.8N 和3.2N 的水平力推木板，木板受到的摩擦力分别为多大？在木板被水平力推动的过程中，当木板伸出桌边三分之一时，木板受到的摩擦力又为多大？（g 取9.8m/s 2）Mm F图2-2-121 2 3FF图2-2-11F ftBOGF ft COGF ftAO GF ftDOG图2-2-13FA B图2-2-3F图2-2-9Fαamg 图2-1-6（1）mamg Fα 图2-1-6（2）1【解析】三种情况下，支点P 、Q 作用于球的弹力均应指向球心而不是重心．．．．．．．，球的重力的作用线也通过球心，球所受的三个力为共点力．由于三球质量和直径都相等，所以三球受力情况完全相同，因此P 点对三球的弹力相同．故选项A 正确．2【解析】小车静止时，由物体的平衡条件知杆对球的作用力方向竖直向上，且大小等于球的重力mg ．小车向右以加速度a 运动，设小球受杆的作用力方向与竖直方向的夹角为α，如图2-1-6（1）所示．根据牛顿第二定律有F sin α=ma ， F cos α=mg ，两式相除得tan α=a/g ．只有当球的加速度a=g tan θ时，杆对球的作用力才沿杆的方向，此时 才有F=ma/sin θ．小车向左以加速度a 运动，根据牛顿第二定律知小球所 受重力mg 和杆对球的作用力F 的合力大小为ma ，方向水平向左．根据力的合成知三力构成图2-1-6（2）所示的矢量三角形，22)()(mg ma F +=，方向斜向左上方，与竖直方向的夹角为α=arctan （a/g ）． 【答案】D3【解析】剪断A 处绳的瞬间，因为弹簧的形变较大，所以在极短的时间内，形变不发生变化，弹力仍和剪断前相同，甲球受重力和向上的弹力作用，其合力为零，乙球受重力和向下的弹力作用；而由于丙、丁的细绳的形变很小，形变发生变化，弹力和剪断前不同，丙、丁只受重力作用．故选项D 正确．4【正解】由于弹簧质量不计，无论弹簧的运动状态如何所受合力均为零，又因弹簧右端受力相同，则四种情形下弹簧的弹力都相同，故四种情形下弹簧的形变相同，即l 1=l 2=l 3=l 4．因此只有D 正确5【解析】弹簧测力计示数等于外力对弹簧测力计的拉力，不是弹簧测力计受力的合力，也不是两边拉力和．6【解析】A 做匀速运动，故A 的合力为零．由于它受到一个向右的拉力，因此它一定还要受到一个向左的水平力与力F 平衡，所以B 对A 一个水平向左的静摩擦力为F 平衡，由牛顿第三定律可知， A 一定要对B 施加一个向右的静摩擦力；B 做匀速直线运动，它在水平方向上一定要受到一个向左的力与A 对B 的静摩擦力平衡；B 是在水平面上运动，显然地面对B 有一个向左的滑动摩擦力，那么B 对地面施加一个向右的滑动摩擦力．因此选项BCD 正确．7【解析】用假设法分析：甲图中，假设A 受摩擦力，其合力不为零，与A 作匀速运动在水平方向受力为零不符，所以A 不受摩擦力．乙图中，假设A 不受摩擦力，A 将相对B 沿斜面向下运动，从而A 受沿沿斜面向上方向的摩擦力．故D 为正确选项．8【解析】（1）当0 ≤α＜arctan μ（μ为铁块与木板间的动摩擦因数）时，铁块相对木板处于静止状态，铁块受静摩擦力作用其大小与重力沿木板面方向分力大小相等，即f = mg sin α， f 随α增大按正弦规律增大．（2）当α= arctan μ时处于临界状态，此时摩擦力达到最大静摩擦，由题设条件可知其等于滑动摩擦力大小．（3）当arctan μ＜α≤90°时，铁块相对木板向下滑动，铁块受到滑动摩擦力的作用，根据摩擦定律可知f = μF N =μmg cos α，f 随α增大按余弦规律减小，当α＝90°时，f ＝0．综合上述分析可知C 图可能正确地表示了f 随α变化的图线． 9【正解】当物体被轻轻放在皮带A 端时，其初速度为零，物体相对皮带向左运动，物体受到水平向右的滑动摩擦力，使物体相对地面向右加速；当物体与皮带等速时，两者无相对运动趋势，两者之间无摩擦力作用，物体在重力和皮带的支持力作用下匀速运动．假设主动轮O 1与皮带间无摩擦力作用，则当O 1顺时针转动时，O 1与皮带间将会打滑，此时P 点将相对于O 1轮向上运动，因此，P 点受向下的静摩擦力作用．同理，当皮带顺时针转动时，Q 点相对轮有向上运动趋势，因此Q 点受向下的静摩擦力作用因此选项C 正确．10【解析】由力的平衡，木块开始受到的静摩擦力大小为8 N ，方向水平向左．显然物体与地面间的最大静摩擦力f max ≥8 N ．撤去F 1后，因为F 2＜f max ，故物体仍保持静止，受到的静摩擦力大小为2 N 方向向右，合外力为零．故选项D 正确． 11【解析】a 与b 之间无相对运动趋势，故F 1=0．根据物体b 的水平方向平衡条件可判断F 2=5N ；再分析c 的平衡条件，则F 3=5N ．故选项C 正确． 12.AC 13.BD 14.A15【解析】木块受到木板对它的动摩擦力为μ1mg ，方向向左，由作用力与反作用力可知：木板受到块对它的摩擦力为μ1mg ，方向向右，而木板静止，故地面给木板的静摩擦力为μ1mg ，方向向左；在木块滑动中木板与木块间的动摩擦力不变，因此无论怎样改变F 的大小，木板都不可能运动．故选项A 、D 正确．16【解析】设物体与墙壁间的动摩擦因数为μ，则开始时物体受滑动摩擦力F f =μF N =μF=μkt ∝t ，所以图象开始部分为过原点的倾斜直线．开始阶段物体所受滑动摩擦力小于重力，物体沿墙壁向下加速滑动；当物体所受滑动摩擦力等于重力，由于惯性，物体继续运动，这时重力小于摩擦力，物体沿墙壁向下减速滑动，直至静止．此后物体受静摩擦力F '=G ．故选项B 正确．17【解析】假设A 相对于B 、B 相对于桌面均不发生滑动，则绳对A 、B 的拉力大小均为2302==F F T N=15N ．A 、B 间的最大静摩擦力F Am =μF NA =μm A g =0.3×6×9.8N=17.64N ＞F T ，B 与桌面间的最大静摩擦力F Bm =μF NB=μ（m A + m B ）g =0.3×（6+6）×9.8 N=35.28N ＞F ，可见以上假设成立．对A 应用二力平衡条件，可得B 对A 的摩擦力F BA = F T =15N ．对A 、B 和滑轮整体应用二力平衡条件，可得桌面对B 的摩擦力 F 桌B =F =30N18【解析】（1）当用2.8N 的水平力推木板时，因推力小于最大静摩擦力，木板不能被推动而受静摩擦力作用；当用 3.2N 的水平力推木板时，因推力超过最大静摩擦力，木板将被推动而受滑动摩擦力作用；当木板在被推动过程中伸出桌边三分之一时，由于压力和动摩擦因数均未改变，木板所受滑动摩擦力不变． 当F =2.8N 时，木板受静摩擦力 F 1=F =2.8N ；当F =3.2N 时，木板受滑动摩擦力 F 2=μF N =μmg =0.3×1× 9.8N ≈2.9N ；当木板在被推动过程中伸出桌边三分之一时，木板所受滑动摩擦力大小未改变，即F 2'= F 2≈2.9N ．。