高考物理一轮总复习 专题2 相互作用 第3讲 共点力的平衡及其应用课后提能演练.doc

共点力的平衡及其应用一、选择题：在每小题给出的四个选项中，第16题只有一项符合题目要求，第79题有多项符合题目要求1(2017届襄阳模拟)如图所示，一根粗细均匀的金属棒ab，棒的a端用轻绳连接，轻绳的另一端固定在天花板上，在棒的b端施加水平拉力f使金属棒处于静止状态轻绳与竖直方向的夹角为，金属棒与竖直方向的夹角为，下列说法正确的是 ()asin 2sin bcos 2cos ctan 2tan dcot 2cot 【答案】c【解析】金属棒受重力g，水平拉力f和轻绳拉力t三个力而平衡，则这三个力的矢量线段必相交于一点o，如图所示o点为棒的重心，即ab的中点，cao，由几何关系得tan ， tan ，其中bc2co，因此tan 2tan .2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(f20)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【答案】c【解析】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f1mgsin ffm；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f2ffmmgsin .联立解得ffm，f1f22mgsin ，由于m或斜面的倾角未知，故选项c正确，a、b、d错误3(2017届合肥质检)如图所示，a是一质量为m的盒子，b的质量为m，a，b用细绳相连，跨过光滑的定滑轮置于倾角为的斜面上，b悬于斜面之外而处于静止状态，斜面放置在水平地面上现在向a中缓慢加入沙子，整个系统始终保持静止，则在加入沙子的过程中()a绳子拉力逐渐增大ba对斜面的压力逐渐增大ca所受的摩擦力逐渐增大d地面对斜面的摩擦力逐渐增大 【答案】b【解析】绳子的拉力始终为b的重力mg，大小是不变的，选项a错误；设盒子和沙的总质量为m，a对斜面的压力等于mgcos 且随着沙子的增多而增大，选项b正确；如果一开始摩擦力沿斜面向下，随着沙子的增多摩擦力会先减小后反向增大，选项c错误；以a，b和斜面作为一个整体，整体处于平衡状态，水平方向不受力，故地面对斜面无摩擦力，选项d错误4一质量为m，带有挂钩的球形物体套在倾角为的细杆上，并能沿杆匀速下滑如在挂钩上再吊一质量为m的物体，让它们沿细杆下滑，如图所示则球形物体()a仍匀速下滑b沿细杆加速下滑c受到的摩擦力不变d受到的合外力增大【答案】a【解析】不挂物体时，球形物体受力情况如图，由于球形物体匀速下滑，所以有mgsin mgcos ，即tan ；当挂上物体后，重力沿斜杆的分力f(mm)gsin ，球形物体受到摩擦力f(mm)gcos (mm)gsin ，所以两物体处于平衡状态，其受到摩擦力变大，合外力仍为零，故只有选项a正确5如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点处有一个光滑的小孔，质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端拴着小球，上端穿过小孔用手拉住，现拉动细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中手对线的拉力f的大小和轨道对小球的弹力n的大小的变化情况是()af大小将不变bf大小将增大cn大小将不变dn大小将增大【答案】c【解析】三角形aoc和三角形bcd相似，由可知选项c正确，d错误；由可知f将减小，选项a、b错误6如图所示，一轻杆两端分别固定着质量为ma和mb的两个小球a和b(均可视为质点)将其放在一个直角形光滑槽中，已知轻杆与槽右壁成角，槽右壁与水平地面成角时，两球刚好能平衡，且，则a，b两小球质量之比为()abcd【答案】d【解析】a，b各受三个力而平衡，在沿斜槽方向，对a球有tsin magcos ，对b球有tcos mbgsin ，tt，联立解得，d正确7两个相同的粗糙斜面上，放两个相同的物块，分别用沿斜面向下的力f1(如图甲)和沿斜面向上的力f2(如图乙)推物块，结果物块都能沿斜面匀速运动，斜面的倾角为，物块的质量为m，物块与斜面的动摩擦因数为，则关于推力f1，f2的说法正确的是()甲 乙af2f12mgsin bf2f12mgcos cf2f12mgsin df2f12mgcos 【答案】ad【解析】对图甲分析可得，f1mgsin mgcos ，对图乙分析可得，f2mgsin mgcos ，解得f2f12mgsin ，f2f12mgcos .选项a、d项正确8如图所示，两个完全相同的光滑球的质量均为m，放在竖直挡板和倾角为的固定斜面间若缓慢转动挡板至与斜面垂直，则在此过程中()aa，b两球间的弹力不变bb球对挡板的压力逐渐减小cb球对斜面的压力逐渐增大da球对斜面的压力逐渐增大【答案】ab【解析】以a球为研究对象，在挡板转动过程中，a球受力情况不变，故a球对b球、斜面的压力均不变，选项a正确，d错误；以b球为研究对象，其受力情况如图所示，在x轴方向：fn1cos mgsin fn3，在y轴方向：fn1sin mgcos fn2，因为mg，fn3，不变，在挡板转动过程中，减小，fn1减小，fn2减小，选项b正确，c错误9(2017届青岛检测)重力为g的圆柱体a被平板b夹在板与墙壁之间，平板b与底座c右端的铰链相连，左端由液压器调节高度，以改变平板b与水平底座c间的夹角，b，c及d总重力也为g，底座c与水平地面间动摩擦因数为(0.51)，平板b的上表面及墙壁是光滑的底座c与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是 ()ac与地面间的摩擦力总等于2g不变b角增大时，地面对c的摩擦力总增大c要保持底座c静止不动，应满足tan 2d若保持45不变，圆柱体的重力增大g，仍要保持底座c静止，则g的最大值gmg【答案】cd【解析】对a，b，c，d整体受力分析如图(a)所示，当系统静止不动时，由平衡条件可知墙壁对圆柱体的压力f1与地面对c的摩擦力ff相等，即f1ff，地面支持力fn2g，因此c与地面间最大静摩擦力ffm2g.对圆柱体a，受力分析如图(b)所示，平衡时有f1f2sin ，f2cos g，解得f1gtan ，因此系统静止不动时，地面摩擦力fff1gtan ，随的增大而增大，a项错误；当f1gtan 2g时，底座c将在地面上滑动，圆柱体落地前滑动摩擦力保持ff2g不变，b项错误；要保持底座c静止不动，应满足gtan 2g，即tan 2，c项正确若保持45不变，圆柱体的重力增大g，则有(gg)tan (2gg)，解得g的最大值gmg，d项正确二、非选择题10(2017届柳州模拟)如图所示，光滑固定斜面上有一个质量为10 kg的小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，已知绳子与竖直方向的夹角为45，斜面倾角为30，整个装置处于静止状态(g取10 m/s2)求： (1)绳中拉力的大小和斜面对小球支持力的大小；(2)若另外用一个外力拉小球，能够把小球拉离斜面，求最小的拉力的大小(所有结果均保留3位有效数字)解：(1)如图所示，水平竖直建立直角坐标系，对小球受力分析，把不在轴上的力沿轴分解，列平衡方程如下tcos 45nsin 300tsin 45ncos 30mg0得n73.2 n，t51.8 n.(2)经分析得拉力的最小值为fmmgsin 45代数解得fm70.7 n.11如图所示，两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上，两根长度均为l的轻绳一端系在小环上，另一端系在质量为m的木块上，两个小环之间的距离也为l，小环保持静止试求：(1)小环对杆的压力；(2)小环与杆之间的动摩擦因数至少为多大？解：(1)对两小环和木块整体由平衡条件得2n(m2m)g0解得nmgmg由牛顿第三定律得，小环对杆的压力为nmgmg.(2)对m由平衡条件得2tcos 30mg0小环刚好不滑动，此时小环受到的静摩擦力达到最大值，则tsin 30n0解得动摩擦因数至少为.12如图所示，位于粗糙斜面上的物体p，由跨过定滑轮的轻绳与物块q相连已知物体p和q以及p与斜面之间的动摩擦因数都是，斜面的倾角为，两物体p，q的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一沿斜面向下的力f拉p，使其匀速下滑，试求：(1)连接两