23受力分析 共点力的平衡测教师版高考物理一轮复习讲练测11Word格式.docx
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-T=10×
0.5N-4N=1N,选项C正确,D错误;
故选C.
2.如图,用等长的两根轻质细线把两个质量相等的小球悬挂起。
现对小球b施加一个水平向左的恒力F,同时对小球a施加一个水平向右的恒力3F,最后达到稳定状态,表示平衡状态的图可能是图中的:
()
【答案】D
【解析】把a、b作为整体受力分析,向下的重力,平向左的恒力F,向右的恒力3F,绳子的拉力,四力平衡,绳子的拉力必然有向左的分力和向上的分力,A错误;
共点力作用下物体平衡专题.对两球连同之间的细线看成一个整体,分别对其进行竖直方向和水平方向的受力分析,观察绳子弹力的方向便可迎刃而解。
对两球连同之间的细线看成一个整体,对整体受力分析,水平方向受向左的F和向右的3F,故上面绳子一定向右偏;
设上面绳子与竖直方向夹角为α,则:
Tsinα=2FTcosα=2mg,设下面绳子与竖直方向夹角为β,则T′sinβ=F,T′cosβ=mg,联立可得:
α=β,故选:
D.
3.匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球,如图所示,小球下方与一光滑斜面接触.关于小球的受力,说法正确的是:
A.重力和细线对它的拉力
B.重力、细线对它的拉力和斜面对它的弹力
C.重力和斜面对球的支持力
D.细线对它的拉力和斜面对它的支持力
【答案】A
【解析】小球跟着小车匀速运动,故处于平衡状态,小球受向下的重力,细绳向上的拉力,因为细绳拉力竖直方向,故小球不受斜面的支持力,否则在水平方向不能平衡,故答案选A.
4.完全相同的两物体P、Q,质量均为m,叠放在一起置于水平面上,如图所示。
现用两根等长的细线系在两物体上,在细线的结点处施加一水平拉力F,两物体始终保持静止状态,则下列说法不正确的是(重力加速度为g):
A.物体P受到细线的拉力大小为
B.两物体间的摩擦力大小为
C.物体Q对地面的压力大小为2mg
D.地面对Q的摩擦力为F
【解析】两物体都保持静止,对PQ整体受力分析,竖直方向受到重力2mg和地面支持力FN,根据平衡状态则有FN=2mg,Q对地面压力大小等于支持力,选项C对。
水平方向受到拉力F和地面摩擦力f,水平方向受力平衡f=F,选项D对。
两段细线等长,而拉力沿水平方向。
设细线和水平方向夹角为
,则有细线拉力
,选项A错。
对P受力分析水平方向受到细线拉力的水平分力
和Q对P的摩擦力f,,根据P静止平衡则有
,选项B对。
5.如图(a)所示,装置中OA、OB是两根轻绳.AB是轻杆,它们构成一个正三角形。
在A、B两处分别固定质量均为m的小球,此装置悬挂在O点,开始时装置自然下垂。
现对小球B施加一个水平力F,使装置静止在图(b)所示的位置,此时OA竖直。
设在图(a)所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T,在图(b)所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T′,下列判断正确的是:
A.T′=TB.T′>
2T
C.T′<
2TD.条件不足,无法比较T和T′的大小关系
【解析】a图中,对B球受力分析,如图所示,根据平衡条件,有:
b图中,先对小球A受力分析,因为OA竖直,故杆AB对其无弹力;
再对B球受力分析,如图所示;
根据平衡条件,有:
T′=2mg;
故T′<2T;
故选C;
6.如图所示,100个大小相同、质量均为m且光滑的小球,静止放置于两相互垂直且光滑的平面上,平面AB与水平面的夹角为30°
,则第2个小球对第3个小球的作用力大小为:
A.
B.48mgC.49mgD.98mg
【解析】以第三个球到第100个球共96个球整体为研究对象,分析可知无摩擦力,只受重力、斜面支持力和第二个球的支持力;
由平衡条件得知,第二个球对第三个球的作用力大小等于整体的重力沿AB平面向下的分力大小,即有F=98mgsin30°
=49mg.故选:
C.
7.滑块能沿静止的传送带匀速滑下,如图.若在下滑时突然开动传送带向上传动.此时滑块的运动将()
A.维持原来匀速下滑B.减速下滑C.向上运动D.可能相对地面不动.
【解析】传送带突然转动前物块匀速下滑,对物块进行受力分析:
物块受重力、支持力、沿斜面向上的滑动摩擦力.传送带突然转动后,对物块进行受力分析,物块受重力、支持力,由于上面的传送带斜向上运动,而物块斜向下运动,所以物块所受到的摩擦力不变仍然斜向上,所以物块仍匀速下滑.故选:
8.如图所示,匀强电场方向与倾斜的天花板垂直,一带正电的物体在天花板上处于静止状态,则下列判断正确的是:
A.天花板与物体间的弹力可能为零
B.天花板对物体的摩擦力可能为零
C.物体受到天花板的摩擦力随电场强度E的增大而增大
D.在逐渐增大电场强度E的过程中,物体将始终保持静止
【解析】因为物体处于静止状态,所以合力为零,我们从题中知道的力有竖直向下的重力,和垂直天花板的电场力,而在这两个力作用下物体不可能处于静止状态,物体相对于天花板有沿天花板向下的运动趋势,故物体一定受到摩擦力作用,产生摩擦力的条件一是有弹力二是有相对运动或者相对运动趋势,故有摩擦力一定有弹力,AB错误;
物体受力分析如图所示。
根据平衡条件得
,当增大电场强度E的过程,即F增大,N增大,最大静摩擦力增大,而物体受到的静摩擦力f不变,物体将始终保持静止.故D正确,C错误.
9.两个物体如图放置,水平力F=1N作用在b上,两物体保持相对静止。
则以下说法正确的是:
A.物体b对物体a的摩擦力为1N
B.物体b对物体a的摩擦力为0
C.地面对物体b的摩擦力为0.5N
D.地面对物体b的摩擦力为1N
【答案】BD
【解析】因为a处于静止状态,对物体a在水平方向合力为零,故物体b对物体a的摩擦力为0N,选项B正确,A错误;
对ab的整体而言,水平方向受向左的拉力F,则受向右的地面的摩擦力大小等于F=1N,选项D正确,C错误;
故选BD.
10.如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜面及挡板间均无摩擦,当档板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,则有:
A.斜面对球的支持力逐渐增大
B.斜面对球的支持力逐渐减小
C.档板对小球的弹力先减小后增大
D.档板对小球的弹力先增大后减小
【答案】BC
【解析】因为小球受重力、斜面的支持力和档板的压力而平衡,重力的大小及方向均不变,支持力的方向不变,如图所示。
则斜面对小球的支持力和档板对小球的压力的合力就等于重力,当档板沿逆时针转动时,档板对小球的弹力会沿虚线向上移动,故可以看出该弹力先变小后变大,C正确;
使得斜面对小球的支持力逐渐变小,故B正确。
11.如图所示,质量为M的人用绳子通过滑轮把一个物体沿光滑的斜面向上拉,若不计滑轮的摩擦和绳子的质量,则人向右缓慢移动的过程中:
A.绳子的拉力不变
B.人受到的支持力不变
C.人受地面的摩擦力增大
D.人拉绳子的力增大
【答案】AC
【解析】人向右缓慢移动,则物体缓慢沿斜面向上运动,缓慢运动过程中可认为受力平衡,在沿斜面方向上物体受到绳子的拉力和重力沿斜面向下的分力,故有
,
为斜面与水平面的夹角,因为夹角和重力都不变,所以绳子的拉力不变,A正确;
对人受力分析,人受到重力,地面的支持力,绳子的拉力,地面给的摩擦力,所以有
(
为绳子与水平方向的夹角),向右移动过程中
在减小,所以
在增大,
在增大,故C正确D错误;
绳子的拉力不变,所以人拉绳子的力也不变,故D错误
12.如图,用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间,开始时OB绳水平。
现保持O点位置不变,改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B’点,此时OB’与OA之间的夹角θ<
90°
。
设此过程OA、OB绳的拉力分别为FOA、FOB,则下列说法正确的是:
A.FOA一直减小B.FOA一直增大C.FOB一直减小D.FOB先减小后增大
【答案】AD
【解析】以结点O为研究对象,受力分析如图所示,根据平行四边形定则可得在B点缓慢上移的过程中,FOA一直减小,FOB先减小后增大,所以A、D正确;
B、C错误。
二、非选择题(本大题共4小题,第13、14题每题10分;
第15、16题每题15分;
共50分)
13.(10分)如图所示,轻绳悬挂一质量为m的小球,现对小球再施加一个力F,使小球静止在绳子与竖直方向成60°
角的位置上,重力加速度为g。
(1)若F为水平方向,求F的大小;
(2)若要使F的取值最小,求F的大小和方向。
【答案】
(1)
(2)
与水平方向成60°
偏右上方
【解析】
F1=mgcot30°
=
(2)
F2=mgcos30°
与水平方向成60°
14.(10分)如图所示,矩形斜面水平边的长度为0.6m,倾斜边的长度为0.8m,斜面倾角为37°
,一与斜面动摩擦因数为μ=0.6的小物体重25N,在与斜面平行的力F的作用下,沿对角线AC匀速下滑,求推力F的大小(Sin37°
=0.6,Cos37°
=0.8)。
【答案】9N
【解析】物体在斜面方向的受力情况如图所示:
由题意可知:
θ=37°
·
因为:
Gx=mgsin37°
=15N,F=µ
N=µ
mgcos37°
=12N
由余弦定理可知:
F2=Gx2+f2-2Gxfcosθ,代入数据可以得出:
F=9N。
15.(15分)如图所示,木块A的质量为mA=3kg、木板B的质量为mB=1.5kg。
木板B两面平行,放在倾角为37°
的三角体C上。
木块A被一根固定在天花板上的轻绳拉住,绳拉紧时与斜面的夹角也是37°
已知A与B,B与C之间的动摩擦因数均为
现用平行于斜面的拉力F将木板B从木块A下面匀速抽出,同时C保持静止。
(重力加速度g取10m/s2,sin37°
=0.6cos37°
=0.8),求:
(1)绳子对A木块的拉力大小;
(2)拉力F的大小;
(3)地面所受摩擦力的大小。
(注意:
前面2小题必须算出数字结果,第三小题的结果可以用三角函数表达)
(1)26N;
(2)0.6N;
(3)
(1)设绳子对木块A的拉力大小是T,
则木块A对B板的压力
A、B之间的摩擦力
根据平衡条件有:
代入数据解得T=26N
(2)木板B与斜面之间的摩擦力
B板沿斜面方向上受力平衡,有:
代入数据解得F=0.6N
(3)地面受摩擦力
16.(15分)高压输电线及支撑电线的铁塔,可将之视为如图所示的结构模型。
已知铁塔(左右对称)质量为m,塔基宽度为d,塔高为H,相邻铁塔间输电线的长度为L,其单位长度的质量为m0,输电线顶端的切线与竖直方向成θ角。
求:
(1)每个铁塔对塔基的压力;
(2)输电线在最高点、最低点所受的拉力大小分别为多少?
(1)mg+m0gL
(2)
(1)电线对塔尖的拉力为
F1=
,以塔为研究对象,受力分析如图:
由共点力平衡条件得:
FN=mg+2F1cosθ=mg+m0gL
(2)输电线的总质量M'
=m0L,输电线受力如图甲所示.由共点力的平衡条件:
得2F1cosθ=m0Lg
输电线在最高点所受的拉力
半根输电线的受力如图乙所示.
由共点力的平衡条件:
得F2=F1sinθ
输电线在最低点所受的拉力F2=