高考物理届一轮复习习题第2章第5讲共点力平衡问题的应用word版含参考答案已审阅.docx

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高考物理届一轮复习习题第2章第5讲共点力平衡问题的应用word版含参考答案已审阅

第5讲　共点力平衡问题的应用

A组　基础题组

1.（2015广东肇庆二模,19）（多选）一铁架台放于水平地面上,其上有一轻质细线悬挂一小球,开始时细线竖直,现将水平力F作用于小球上,使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置,铁架台始终保持静止,则在这一过程中（　　）

A.细线拉力逐渐增大

B.铁架台对地面的压力逐渐增大

C.铁架台对地面的压力逐渐减小

D.铁架台所受地面的摩擦力逐渐增大

2.（2015河南开封二模,14）质量为m的物体在沿斜面向上的拉力F作用下沿放在水平地面上的质量为M的粗糙斜面匀速下滑,此过程中斜面体保持静止,则斜面体与地面间（　　）

A.没有摩擦力

B.摩擦力的方向水平向右

C.支持力为（M+m）g

D.支持力小于（M+m）g

3.如图所示,一光滑小球静置在光滑半球面上,被竖直放置的光滑挡板挡住,现水平向右缓慢地移动挡板,则在小球运动的过程中（该过程小球未脱离球面且球面始终静止）,挡板对小球的推力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是（　　）

A.F增大,FN减小B.F增大,FN增大

C.F减小,FN减小D.F减小,FN增大

4.（2015陕西第一次质检,15）将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示,用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线OA与竖直方向的夹角保持θ=30°,则F取最小值时Oa线上的拉力为（　　）

A.mgB.mgC.mgD.mg

5.（2013课标Ⅱ,15,6分）如图,在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用,F平行于斜面向上。

若要物块在斜面上保持静止,F的取值应有一定范围,已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F2>0）。

由此可求出（　　）

A.物块的质量

B.斜面的倾角

C.物块与斜面间的最大静摩擦力

D.物块对斜面的正压力

6.（2015江苏苏北三市联考,6）（多选）如图所示,在倾角为θ的斜面上放一质量为m的小球,小球被竖直的木板挡住,若斜面和木板都是光滑的,则（　　）

A.球对斜面的压力为mgcosθ

B.球对斜面的压力为mg/cosθ

C.球对木板的压力为mgtanθ

D.在木板从竖直位置缓慢放到水平位置的过程中球对斜面的压力一直减小

7.（2015山东枣庄八中测试,4）如图所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A端自由转动。

用绳在O点悬挂一个重为G的物体,另一根绳一端系在O点,另一端系在圆弧形墙壁上的C点。

当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中（保持OA与地面夹角θ不变）,OC绳所受拉力的大小变化情况是（　　）

A.逐渐减小B.逐渐增大

C.先减小后增大D.先增大后减小

8.质量为M的斜面倾角为θ,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在斜面上时正好匀速下滑,若用与斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,如图。

求:

（1）当α为多少时,拉力F有最小值,并求出这个最小值。

（2）此时水平面对斜面的摩擦力是多少?

B组　提升题组

9.（2015广东理综,19,6分）（多选）如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有（　　）

A.三条绳中的张力都相等

B.杆对地面的压力大于自身重力

C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零

D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力

10.（2014山东理综,14,6分）如图,用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点,制成一简易秋千。

某次维修时将两轻绳各剪去一小段,但仍保持等长且悬挂点不变。

木板静止时,F1表示木板所受合力的大小,F2表示单根轻绳对木板拉力的大小,则维修后（　　）

A.F1不变,F2变大B.F1不变,F2变小

C.F1变大,F2变大D.F1变小,F2变小

11.（2016北京东城期中,8）如图所示,质量为m的小球置于倾角为30°的光滑斜面上,劲度系数为k的轻质弹簧一端系在小球上,另一端固定在墙上的P点。

小球静止时,弹簧与竖直墙壁间的夹角为30°,则弹簧的伸长量为（　　）

A.B.C.D.

12.（2016福建厦门一中期中）如图所示,用一细绳将光滑小球P系于竖直墙壁上的O点,在墙壁和球P之间夹有一长方体物块Q,P、Q均处于静止状态,现有一铅笔紧贴墙壁从O点开始缓慢下移,则在铅笔缓慢下移的过程中（　　）

A.细绳的拉力逐渐变小

B.Q受到墙壁的弹力逐渐增大

C.Q受到墙壁的摩擦力逐渐变大

D.Q将从墙壁和小球之间滑落

13.（2015东北三校二联,15）如图所示,有一倾角θ=30°的斜面体B,质量为M。

质量为m的物体A静止在B上。

现用水平力F推物体A,在F由零逐渐增加至mg再逐渐减为零的过程中,A和B始终保持静止。

对此过程下列说法正确的是　（　　）

A.地面对B的支持力大于（M+m）g

B.A对B的压力的最小值为mg,最大值为mg

C.A所受摩擦力的最小值为0,最大值为

D.A所受摩擦力的最小值为mg,最大值为mg

14.（2015江苏扬州模拟,14）如图所示,绳OC与竖直方向成30°角,O为质量不计的光滑的滑轮,用一根绳连接物体A和B,已知物体B重1000N,物体A重400N,物体A在空中静止,物体B在地面上静止。

（不计绳的重力）求:

（1）OC绳的拉力为多大?

（2）物体B所受地面的摩擦力和支持力分别为多大?

答案全解全析

A组　基础题组

1.AD　对小球受力分析,其受重力、线的拉力及水平力,如图甲所示。

因为缓慢运动,所以小球处于动态平衡状态,有F=mgtanθ,F拉=,因θ增大,则F、F拉都变大,A正确;将小球、线和铁架台看成一个整体,对其受力分析,如图乙所示,则知Ff=F,FN=（M+m）g,当F增大时,Ff增大,FN不变,选项B、C错误,D正确。

2.D　将两物体视为一整体,因物体m匀速下滑,则整体处于平衡状态,根据整体法,拉力F的水平分量等于地面对斜面体向左的静摩擦力,拉力F的竖直分量与地面对斜面体的支持力之和等于总重力,D正确,A、B、C错误。

3.B　某时刻小球的受力如图所示。

　设小球与半球面的球心连线跟竖直方向的夹角为α,则F=mgtanα,FN=,随着挡板向右移动,α角越来越大,则F和FN都要增大,选项B正确。

4.B　以a、b为整体,整体受重力2mg、悬绳OA的拉力FT及拉力F三个力而平衡;如图所示,三力构成的矢量三角形中,当力F垂直于悬绳拉力FT时有最小值,且最小值Fmin=2mgsinθ=mg,此时Oa线上的拉力FT=mg,选项A正确。

5.C　当物块所受外力F为最大值F1时,具有向上的运动趋势

由平衡条件可得:

F1=mgsinθ+fm;

同理:

当物块所受外力F为最小值F2时,具有向下的运动趋势,即F2+fm=mgsinθ。

联立解得fm=,F1+F2=2mgsinθ,

又物块对斜面的压力FN=mgcosθ。

由于m和斜面的倾角θ未知,故选项C正确,选项A、B、D错误。

6.BCD　小球在三个力作用下处于平衡状态,如图1所示,根据平衡条件有:

F1=mg·tanθ,F2=,由牛顿第三定律得A错,B、C均正确。

在木板从竖直位置缓慢放到水平位置的过程中,斜面对球的支持力大小F2和木板对球的弹力大小F1的变化情况如图2所示,可见F1先减小后增大,F2一直减小,由牛顿第三定律得D正确。

7.C　对O点受力分析如图所示,O受竖直绳子的拉力FG、OA杆的支持力F及OC绳的拉力FC而处于平衡状态。

将杆的支持力F和OC绳上的拉力FC合成,其合力与FG=G大小相等,方向相反,则在OC上移的过程中,平行四边形竖直方向的对角线保持不变,平行四边形发生图中所示变化,则由图可知OC的拉力先减小后增大,故选C。

8.

答案　

（1）见解析　

（2）mgsin4θ

解析　

（1）m匀速下滑时处于平衡状态,对其受力分析,如图甲所示,则有

mgsinθ=μmgcosθ,

解得:

μ=tanθ

m在F作用下匀速下滑时处于平衡状态,对其受力分析,如图乙所示,则有

Fcosα=μ（mgcosθ-Fsinα）+mgsinθ

解得F==

当α=θ时,F有最小值为Fmin=mgsin2θ。

（2）对整体,在水平方向有

Ff=Fcos（α+θ）=mgsin2θ·cos2θ=mgsin4θ。

B组　提升题组

9.BC　由于三条绳长度不同,则三条绳与竖直杆间的夹角不相等,因竖直杆仅是压在地面上而没有固定,则三条绳对杆的拉力在水平方向的分力必平衡,但三个水平分力在水平面内的方向关系不确定,故不能确定三条绳中张力的大小关系,A错误、C正确;由于三条绳对杆的拉力在竖直方向的分力都向下,故B正确;绳子拉力的合力竖直向下,杆的重力也竖直向下,它们不是一对平衡力,故D错误。

10.A　木板静止时受力情况如图所示,设轻绳与竖直木桩的夹角为θ,由平衡条件知,合力F1=0,故F1不变,F2=,剪短轻绳后,θ增大,cosθ减小,F2增大,故A正确。

11.D　对小球进行受力分析,受到重力、斜面的支持力以及弹簧的弹力,受力平衡

根据几何关系可知弹力方向和支持力方向间夹角为60°

根据平衡条件及几何关系得:

F弹cos30°=mg

解得:

F弹=mg

根据胡克定律得:

x==

12.B　对球P分析,球P受到重力、绳的拉力和Q对P的弹力处于静止状态,设拉力与竖直方向的夹角为θ,根据共点力平衡有:

拉力F=,Q对P的支持力N=mgtanθ,铅笔缓慢下移的过程中,θ增大,则拉力F增大,Q对P的支持力增大;对Q分析知,在水平方向上P对Q的压力增大,则墙壁对Q的弹力增大,在竖直方向上重力与摩擦力相等,所以Q受到的摩擦力不变,Q不会从墙壁和小球之间滑落,故A、C、D错误、B正确。

13.B　因为A、B始终保持静止,对A、B整体受力分析可知,地面对B的支持力一直等于（M+m）g,A错误。

当F=0时,A对B的压力最小,为mgcos30°=mg;当F=mg时,A对B的压力最大,为mgcos30°+Fsin30°=mg,B正确。

当Fcos30°=mgsin30°时,即F=mg时,A所受摩擦力为0,当F=0时,A所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向上,当F=mg时,A所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向下,选项C、D错误。

14.

答案　

（1）400N　

（2）200N　800N

解析　

（1）以滑轮为研究对象,受力分析如图1所示,因为同一根绳上各处拉力大小相等,故FB=FA=GA=400N,FC=2GAcos30°=400N。

（2）对物体B受力分析,如图2所示,根据B受力平衡的条件有:

Ff=FB'cos30°=FBcos30°=400×N=200N

FN=GB-FB'sin30°=GB-FBsin30°=1000N-400×N=800N