浙江省2020版高考物理复习第5讲共点力的平衡及其应用夯基提能作业本.docx

第5讲共点力的平衡及其应用A组基础题组1.2018年初,浙江气温低,冰冻现象严重。一小猫在爬一结冰的小山坡时,虽拼命攀爬,但由于打滑,其相对地面的位置没有发生变化,则在这一过程中,小猫受到的力有()A.重力、支持力、静摩擦力B.重力、支持力、滑动摩擦力C.重力、支持力、攀爬力、静摩擦力D.重力、支持力、攀爬力、滑动摩擦力答案B小猫攀爬的时候,受重力、山坡的支持力和摩擦力,由于打滑,故受到的是滑动摩擦力,B正确。2.如图所示,两个小球a、b质量均为m,用细线相连并悬挂于O点,现用一轻质弹簧给小球a施加一个拉力F,使整个装置处于静止状态,且Oa与竖直方向夹角为 =45,已知弹簧的劲度系数为k,则弹簧形变量不可能是()A.2mgkB.2mg2kC.42mg3kD.2mgk答案B对a球进行受力分析,利用图解法可判断:当弹簧上的拉力F与细线上的拉力垂直时,拉力F最小,为2mg sin =2mg,再根据胡克定律得:最小形变量x=2mgk,则形变量小于2mgk是不可能的,由图可知在条件允许的情况下,拉力可以一直增大。则可知B项不可能。3.将三个质量均为m的小球a、b、c用细线相连后(b、c间无细线相连),再用细线悬挂于O点,如图所示。用力F拉小球c,使三个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持=37不变(sin 37=0.6),重力加速度大小为g,则F的最小值为()A.1.5mgB.1.8mgC.2.1mgD.2.4mg答案B静止时将三球视为一个整体,整体重力为3mg,对整体受力分析如图所示,则知当做用于c球上的力F垂直于Oa时,F最小,故Fmin=3mg sin 37=1.8mg,只有选项B正确。4.在竖直墙壁间有质量分别是m和2m的半圆球A和圆球B,A和B的质量分布均匀,其中B球球面光滑,半球A与左侧墙壁之间存在摩擦。两球心之间连线与水平方向成30角,两球恰好不下滑。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g为重力加速度,则半球A与左侧墙壁之间的动摩擦因数为()A.32B.33C.34D.233答案A隔离光滑匀质圆球B,对B进行受力分析如图所示,可得FN=F cos 30,2mg=F sin 30,解得FN=2mgtan30;对A、B组成的整体有3mg-FN=0,其中FN=FN;联立解得=32,故选A。5.如图所示,两块相互垂直的光滑挡板OP、OQ,OP竖直放置,小球a、b固定在轻弹簧的两端,并斜靠在OP、OQ挡板上。现有一个水平向左的推力F作用于b上,使a、b紧靠挡板处于静止状态。现保证b球不动,使竖直挡板OP向右缓慢平移一小段距离,则()A.推力F变大B.弹簧长度变短C.弹簧长度变长D.b对挡板OQ的压力变大答案C设弹簧与竖直方向的夹角为,现保证b球不动,使竖直挡板OP向右缓慢平移一小段距离,则减小,以a球为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件得F弹=mgcos,减小,cos 增大,则F弹减小,弹簧变长;挡板对a的弹力N=mg tan ,减小,N减小;对a、b和弹簧整体研究,水平方向F=N,则推力F将减小,故A、B错误,C正确;竖直方向,挡板OQ对b的支持力FN=(ma+mb)g,不变,根据牛顿第三定律可知,b对挡板OQ的压力不变,故D错误。6.半圆柱体P放在粗糙的水平地面上,其右端有竖直挡板MN。在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态。如图所示是这个装置的纵截面图。若用外力使MN保持竖直并缓慢地向右移动,在Q落到地面以前,发现P始终保持静止。在此过程中,下列说法中正确的是()A.MN对Q的弹力逐渐减小B.地面对P的摩擦力逐渐增大C.P、Q间的弹力先减小后增大D.Q受到P和MN的合力逐渐增大答案B对圆柱体Q受力分析,如图所示,P对Q的弹力为F,MN对Q的弹力为FN,挡板MN向右运动时,F和竖直方向的夹角逐渐增大,而圆柱体所受重力大小不变,所以F和FN的合力大小不变,故选项D错误;由图可知,F和FN都在不断增大,故选项A、C都错误;对P、Q整体受力分析知,地面对P的摩擦力大小等于FN,所以地面对P的摩擦力逐渐增大,选项B正确。7.如图甲所示,在两块相同的竖直木板A、B之间有重为G=30 N的物体,用两个大小相同的力F1、F2垂直压木板,物体与木板间的动摩擦因数=0.5,不计木板的重力。(1)已知F1=F2=32 N,若把物体沿木板水平拉出(垂直纸面方向),求所需拉力的最小值。(2)如图乙,现调整F1、F2的大小使两木板在竖直平面内转到与水平方向成37角时,物体处于平衡状态,此时F1=18 N。若用平行于木板的力把物体沿板向上拉出,求拉力F的最小值。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)答案(1)43.9 N(2)48 N解析(1)将物体水平拉出,沿板面受力分析如图所示,此时拉力F最小,解得F=G2+(2f)2=302+(20.532)2 N=43.9 N(2)把物体沿板向上拉出,物体与木板A之间的最大静摩擦力f1=F1=0.518 N=9 N,物体与木板B之间的最大静摩擦力f2=(F1+G cos 37)=0.5(18+300.8) N=21 N,则拉力的最小值为F=G sin 37+f1+f2=300.6 N9 N+21 N=48 N。B组提升题组1.如图所示,置于地面的矩形框架中用两细绳拴住质量为m的小球,绳B水平。设绳A、B对球的拉力大小分别为F1、F2,它们的合力大小为F。现将框架在竖直平面内绕左下端缓慢逆时针旋转90,在此过程中()A.F1先增大后减小B.F2先增大后减小C.F先增大后减小D.F先减小后增大答案B对小球受力分析如图所示。小球处于静止状态,受力平衡,两绳的拉力的合力与重力大小相等,方向相反,则F不变,根据平行四边形定则可知,将框架在竖直平面内绕左下端缓慢逆时针旋转90的过程中,F1逐渐减小,F2先增大后减小,当绳A处于水平方向时,F2最大,故B正确。2.(2017浙江选考,5,3分)叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示,质量均为m,相互接触。球与地面间的动摩擦因数均为,则()A.上方球与下方三个球间均没有弹力B.下方三个球与水平地面间均没有摩擦力C.水平地面对下方三个球的支持力均为43mgD.水平地面对下方三个球的摩擦力均为43mg答案C将四个球看做一个整体,地面的支持力与整体重力平衡,设下方一个球受的支持力大小为FN,因此3FN=4mg,所以选项C正确。最上面的球对下面三个球肯定有弹力,选项A错误。对下方三个球中的一个球进行受力分析,如图所示,由此受力分析可知,选项B错误。由于球受到的是静摩擦力,因此不能通过Ff=FN 求解静摩擦力,选项D错误。3.将一光滑轻杆固定在地面上,杆与地面间夹角为,一光滑轻环套在杆上。一个大小和质量都不计的滑轮用轻绳OP悬挂在天花板上,用另一轻绳通过滑轮系在轻环上,用手拉住轻绳另一端并使OP恰好在竖直方向,如图所示。现水平向右拉绳,当轻环重新静止不动时,OP绳与天花板之间的夹角为()A.90B.45C.D.45+2答案D轻环不计重力,当轻环重新平衡时只受两个力的作用,即绳子的拉力和杆的支持力,杆的支持力垂直于杆,由二力平衡可知环所受绳子的拉力垂直于杆,同一绳子拉力相等。OP绳子的拉力与另一绳子两端的拉力的合力等大反向,而另一绳子两端的拉力的夹角为90+,由力的合成可知,另一绳子两端拉力的合力在两拉力夹角的平分线上,故此时OP绳与天花板之间的夹角为45+2,选项D正确。4.如图所示,倾角=30的斜面体A静止在水平地面上,一根轻绳跨过斜面体顶端的小滑轮,绳两端系有质量均为m的小物块a、b,整个装置处于静止状态,滑轮两侧轻绳方向分别沿斜面和竖直方向。现给物块b施加一个水平向右的拉力F,使b缓慢移动直到连接b的轻绳与竖直方向成30角(不计绳与滑轮间的摩擦),此过程中下列说法正确的是()A.b受到绳的拉力先增大再减小B.小物块a受到的摩擦力先增大再减小C.水平拉力F逐渐增大D.小物块a一定沿斜面缓慢上移答案Cb受力平衡,对b进行受力分析,如图甲所示。设连接b的轻绳与竖直方向的夹角为,b缓慢移动直到连接b的轻绳与竖直方向成30角的过程中,变大,根据平行四边形定则可知,T逐渐增大,F逐渐增大,故A错误,C正确;对a进行受力分析,如图乙所示;刚开始T=mg,a处于静止状态,则f=T-mg sin 30=12mg,方向沿斜面向下,T增大时,f增大,由于不知道最大静摩擦力的具体值,所以不能判断a是否会滑动,故B、D错误。5.如图所示,物体A、B用细绳与弹簧连接后跨过滑轮。A静止在倾角为45的粗糙斜面上,B悬挂着。已知质量mA=3mB,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45减小到30,那么下列说法中正确的是()A.弹簧的弹力将减小B.物体A对斜面的压力将减小C.物体A受到的静摩擦力将减小D.弹簧的弹力及物体A受到的静摩擦力都不变答案C设mA=3mB=3m,对物体B受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得弹簧的弹力不变,A错误;再对物体A进行受力分析,受重力、支持力、弹簧的弹力和静摩擦力,如图所示。刚开始由于mAg sin 45=322mgmBg=mg,所以摩擦力沿斜面向上,斜面倾角变为30以后摩擦力仍然沿斜面向上。根据平衡条件得到f+T-3mg sin =0,N-3mg cos =0,解得f=3mg sin -T=3mg sin -mg,N=3mg cos 。当减小时,物体A受到的静摩擦力f将减小,物体A对斜面的压力N增大,故C正确,B、D错误。6.截面为直角三角形的木块A质量为M,放在倾角为的斜面上,当=37时,木块恰能静止在斜面上,如图甲。现将改为30,在A与斜面间放一质量为m的光滑圆柱体B,如图乙,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,则()A.B一定静止于斜面上B.若M=4m,则A受到斜面的摩擦力为52mgC.若M=2m,则A受到斜面的摩擦力为32mgD.以上说法都不对答案B对木块受力分析,如图甲所示,由题意可知,当=37时,木块恰能静止在斜面上,则有Mg cos 37=Mg sin 37,代入数据解得=0.75。如图乙所示,将改为30,在A与斜面间放一质量为m的光滑圆柱体B,对A受力分析,则有f=N,N=Mg cos 30,而F=mg sin 30,当fmg sin 30+Mg sin 30时,即Mg cos 30mg sin 30+Mg cos 30,A不滑动,A受到斜面的静摩擦力,大小为mg sin 30+Mg cos 30=58Mg=5mg2,故B正确。若M=2m,则mg sin 30+Mg sin 30=34Mg,而f=N=0.75Mg cos 30=338Mg,因fmg sin 30+Mg cos 30,A滑动,A受到斜面的滑动摩擦力,大小为f=N=0.75Mg cos 30=338Mg=334mg,C、D错误。7.如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为32m,与地面的动摩擦因数均为。现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求(1)未拉动A,B对C的作用力大小为多少?(2)C恰好降到地面时,C对B的作用力大小为多少?(3)动摩擦因数的最小