2018届高三物理复习高频考点强化一受力与平衡问题.docx

高频考点强化(一)受力与平衡问题(45分钟100分)一、选择题(本题共12小题,每小题6分,共72分。18题为单选题,912题为多选题)1.(2017滁州模拟)如图所示,物块A放在直角三角形斜面体B上面,B放在弹簧上面并紧挨着竖直墙壁,初始时A、B静止,现用力F沿斜面向上推A,但A、B仍未动。则施力F后,下列说法正确的是()A.A、B之间的摩擦力一定变小B.弹簧弹力一定不变C.B与墙面间的弹力可能不变D.B与墙之间可能没有摩擦力【解析】选B。物块A开始受重力、B对A的支持力和静摩擦力平衡,A所受的静摩擦力大小为mAgsin,当施加F后,仍然处于静止,若开始F=2mAgsin,则A、B之间的摩擦力大小可能不变,故A错误;对整体分析,由于A、B未动,弹簧的形变量不变,则弹簧的弹力不变,故B正确;对整体分析,施加F后物体B与墙面间的压力一定变大,故C错误;开始弹簧的弹力等于A、B的总重力,施加F后,弹簧的弹力不变,总重力不变,根据平衡条件可知,B与墙之间一定有摩擦力,故D错误。2.如图,一不可伸长的光滑轻绳,其左端固定于O点,右端跨过位于O点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体;OO段水平,长度为L;绳上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码,平衡后,物体上升L。则钩码的质量为()A.22MB.32MC.2MD.3M【解题指导】解答本题可按以下思路进行:(1)由题意明确悬挂钩码平衡后绳子的几何状态。(2)根据力的平衡知识和平行四边形定则求解。【解析】选D。平衡后,物体上升L,说明环下移后,将绳子拉过来的长度为L,取环重新平衡的位置为A点,则OA=OA=L,几何位置如图,由几何知识易知mg=Mg,选项D正确。3.如图,光滑的四分之一圆弧轨道AB固定在竖直平面内,A端与水平面相切。穿在轨道上的小球在拉力F作用下,缓慢地由A向B运动,F始终沿轨道的切线方向,轨道对球的弹力为N。在运动过程中导学号42722356()A.F增大,N减小B.F减小,N减小C.F增大,N增大D.F减小,N增大【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)拉力F与弹力N始终垂直。(2)根据平衡条件列方程。【解析】选A。设小球受到的弹力N与竖直方向的夹角为,则在小球运动的过程中增大。小球受三个力:重力、拉力F和弹力N,则F=mgsin、N=mgcos,所以拉力F增大,弹力N减小。4.(2017岳阳模拟)如图所示,滑轮固定在天花板上,细绳跨过滑轮连接物体A和B,物体B静止于水平地面上,用Ff和FN分别表示地面对物体B的摩擦力和支持力,现将物体B向左移动一小段距离,仍静止,下列说法正确的是()A.Ff和FN都增大B.Ff和FN都减小C.Ff增大,FN减小D.Ff减小,FN增大【解析】选B。物体B受力如图所示,在水平方向上Ff=FTcos,在竖直方向上FN=mBg-FTsin,其中FT=mAg,物块B向左移动一小段距离,变大,FTcos变小,FTsin变大,所以Ff变小,FN也变小,故选项B正确,A、C、D错误。【加固训练】(2017玉林模拟)如图所示,一只小鸟沿着较粗的均匀树枝从右向左缓慢移动,在小鸟从A运动到B的过程中()A.树枝对小鸟的合作用力先减小后增大B.树枝对小鸟的摩擦力先减小后增大C.树枝对小鸟的弹力先减小后增大D.树枝对小鸟的弹力保持不变【解析】选B。树枝对小鸟的作用力与小鸟的重力等值反向,所以树枝对小鸟的作用力大小不变,故A错误;小鸟所受的摩擦力Ff=mgsin,从A到B的过程中,先减小后增大,则摩擦力先减小后增大,故B正确;小鸟所受的弹力FN=mgcos,从A到B的过程中,先减小后增大,则弹力先增大后减小,故C、D错误。5.(2017沧州模拟)小球系在细绳的一端,放在光滑的斜面上,用力将斜面在水平桌面上向左移动,使小球上升(最高点足够高),那么在斜面运动的过程中,细绳的拉力将导学号42722357()A.先增大后减小B.先减小后增大C.一直在增大D.一直在减小【解析】选B。将斜面在水平桌面上缓慢地向左推移,所以小球始终处于平衡状态,受力分析如图所示,由平衡条件得F=G,即支持力FN和拉力FT的合力大小和方向均不发生变化,当斜面在水平桌面上缓慢地向左推移时,细线与竖直方向的夹角逐渐变大,FT的方向发生变化,画出平行四边形如图所示,由图可知拉力先减小后变大,支持力一直在变大,故选项B正确。6.(2017九江模拟)如图所示,倾角为=30的光滑斜面上固定有竖直光滑挡板P,质量相同的横截面为直角三角形的两物块A、B叠放在斜面与挡板之间,且A与B的接触面水平,则A对B的压力与B对挡板P的压力之比应为()A.21B.32C.31D.34【解析】选B。对A由平衡条件得,B对A的支持力FN1=mg,对A、B整体受力分析得,挡板P对B的支持力FN2=2mgtan=mg,则=,选项B正确。7.(2017唐山模拟)如图所示,A、B为竖直墙面上等高的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆,转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面内,AOB=120,COD=60,若在O点处悬挂一个质量为m的物体,则平衡后绳AO所受的拉力和杆OC所受的压力分别为导学号42722358()A.mg,12mgB.33mg,233mgC.12mg,mgD.233mg,233mg【解析】选B。设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以O点为研究对象,O点受到重力mg、杆的支持力F2和绳AO与绳BO拉力的合力F,作出力的示意图,如图甲所示,根据平衡条件得,F=mgtan30=mg,F2=mg,将F分解,如图乙,设AO的拉力大小为F1,因为AOB=120,根据几何知识及牛顿第三定律得:绳AO所受到的拉力F1=F1=F=mg,而杆OC所受到的压力大小等于F2=F2=mg,故B正确。8.(2017三明模拟)如图,在水平板的左端有一固定挡板,挡板上连接一轻质弹簧,紧贴弹簧放一质量为m的滑块,此时弹簧处于自然长度。已知滑块与板的动摩擦因数为33,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将板的右端缓慢抬起(板与水平面的夹角为),直到板竖直,此过程中弹簧弹力的大小F随夹角的变化关系可能是()【解析】选C。设板与水平面的夹角为时,滑块相对于板刚要滑动,则由mgsin=mgcos得tan=,=,则在0范围内,弹簧处于原长,弹力F=0,当板与水平面的夹角大于时,滑块相对板缓慢滑动,由平衡条件得F=mgsin-mgcos=mgsin(-),其中tan=,说明F与是正弦形式的关系,当=时,F=mg,故C正确。9.如图所示,斜面体置于粗糙水平面上,斜面光滑。小球被轻质细线系住放在斜面上,细线另一端跨过定滑轮,用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离,斜面体始终静止,移动过程中()A.细线对小球的拉力变大B.斜面对小球的支持力变大C.斜面对地面的压力变大D.地面对斜面的摩擦力变小【解析】选A、D。设小球和斜面的质量分别为m和M,绳子与斜面的夹角为,小球受到重力mg、斜面的支持力FN和绳子的拉力FT,则由平衡条件得,沿斜面方向mgsin=FTcos,垂直斜面方向FN+FTsin=mgcos,使小球沿斜面缓慢移动时,增大,其他量不变,FT增大,FN变小,故A正确,B错误;对斜面受力分析如图所示,由平衡条件得,Ff=FNsin,FN变小,则Ff变小,FN=Mg+FNcos,FN变小,则FN变小,由牛顿第三定律可知,斜面对地面的压力变小,故C错误,D正确。【加固训练】(多选)如图所示,质量均为m的两个铁块a、b放在水平桌面上,二者用张紧的轻质橡皮绳通过光滑的定滑轮相连,系统处于静止状态,若用水平外力将a向左由P缓慢移至M处,b未动;撤掉外力后仍都能保持静止,对a、b进行分析,正确的有()A.铁块a在P、M两点位置所受的摩擦力大小都等于b受到的摩擦力大小B.两者对桌面的压力一定都变大C.水平外力推动a做的功大于橡皮绳增加的势能D.此过程b受到的摩擦力变大,但如果用外力将a继续向左移动下去,b受到的摩擦力有可能会突然变小【解析】选C、D。由于系统始终处于平衡状态,橡皮绳上的拉力大小处处相等,所以铁块a在P点位置所受的摩擦力大小小于b受到的摩擦力大小,铁块a在M点位置所受的摩擦力大小等于b受到的摩擦力大小,选项A错误;由P缓慢移至M处的过程中,橡皮绳上的拉力逐渐增大,可知b对桌面的压力逐渐减小,选项B错误;水平外力推动a做的功等于橡皮绳增加的势能和克服摩擦力做功转变成内能的和,选项C正确;由P缓慢移至M处的过程中,橡皮绳上的拉力逐渐增大,b受到的静摩擦力变大,如果用外力将a继续向左移动下去,b对桌面的压力变小,则b受到的静摩擦力将会达到最大静摩擦力,而后向左滑动,摩擦力会突然变小,选项D正确。10.(2017铜陵模拟)如图所示,质量分别为mA、mB的两物块A、B叠放在一起,若它们共同沿固定在水平地面上倾角为的斜面匀速下滑。则导学号42722359()A.A、B间无摩擦力B.B与斜面间的动摩擦因数=tanC.A、B间有摩擦力,且B对A的摩擦力方向沿接触面向上D.B对斜面的摩擦力方向沿斜面向上【解析】选B、C。因为A处于平衡状态,A受重力、支持力以及B对A的静摩擦力而平衡,可知A、B间有摩擦力,B对A的摩擦力的方向沿A与B的接触面斜向上,故A错误,C正确;A、B能一起匀速下滑,对整体分析,受重力、支持力和滑动摩擦力,则有(mA+mB)gsin=(mA+mB)gcos,可得=tan,斜面对B的摩擦力方向沿斜面向上,所以B对斜面的摩擦力方向沿斜面向下,故B正确,D错误。【总结提升】受力分析的“五个”易错点(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。(2)对于分析出的物体受到的每一个力,都必须明确其来源,即每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。(3)合力和分力不能重复考虑。(4)区分性质力与效果力:研究对象的受力图,通常只画出按性质命名的力,不要把按效果命名的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。(5)区分内力与外力:对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。11.重为G的两个完全相同的小球,与水平面的动摩擦因数均为。竖直向上的较小的力F作用在连接两球轻绳的中点,绳间的夹角=60,如图所示,缓慢增大F,到两球刚要运动的过程中,下列说法正确的是()导学号42722360A.两根绳子的拉力逐渐减小B.地面对球的支持力变小C.球刚要开始运动时,地面对球没有支持力D.球刚要开始运动时,球受到的摩擦力最大【解析】选B、D。两球整体受力如图甲所示,由平衡条件得F+2FN-2G=0,当缓慢增大F时,FN变小,选项B正确;其中一球受力如图乙所示,由平衡条件得:FTsin-Ff=0,FN+FTcos-G=0,由于FN变小,故FT变大,Ff变大,且球刚要开始运动时,Ff最大,选项A、C错误,D正确。12.(2017济源模拟)如图所示,水平桌面上有三个相同的物体a、b、c叠放在一起,a的左端通过一根轻绳与质量为m=3kg的小球相连,绳与水平方向的夹角为60,小球静止在光滑的半圆形器皿中,水平向右的力F=10N作用在b上,三个物体保持静止状态。g取10m/s2,下列说法正确的是()A.绳子对物体a的拉力大小为103NB.物体c受到向右的静摩擦力C.桌面对物体a的静摩擦力方向水平向左D.物体b受到一个摩擦力,方向向左【解析】选A、D。对小球m进行受力分析如图所示,由平衡条件得,FNcos60=FTcos60,FNsin60+FTsin60=mg,解得绳子的拉力FT=10N,因为绳子拉力FT=10NF=10N,因此对a、b、c三个物体的整体分析可知,桌面对a的静摩擦力方向水平向右,故A正确,C错误;物体c处于平衡状态,既不受拉力也不受摩擦力,故B错误;c对b没有摩擦力,而b处于平衡状态,由于水平拉力F=10N,由平衡条件可知,b受到水平向左的大小为10N的摩擦力,故D正确。二、计算题(本题共2小题,共28分。需写出规范的解题步骤)13.(14分)(2017揭阳模拟)一光滑圆环固定在竖直平面内,环上套着两个小球A和B(中央有孔),A、B间由细绳连接着,它们处于如图所示位置时恰好都能保持静止状态,此情况下,B球与环中心O处于同一水平面上,A、B间的细绳呈伸直状态,且与水平线成30角。已知B球的质量为3kg,g取10m/s2。求:(1)细绳对B球的拉力大小。(2)A球的质量。【解析】(1)B球受力如图所示,由平衡条件得:FTsin30-mBg=0,解得:FT=2mBg=60N。(2)A球受力如图所示,由平衡条件得:水平方向:FTcos30-FNAsin30=0,竖直方向:FNAcos30-mAg-FTsin30=0,解得:mA=6kg。答案:(1)60N(2)6kg14.(14分)如图所示,有一个重量为20N的小物体放在斜面上,斜面底边长AB=40cm,高BC=30cm,物体与斜面之间的动摩擦因数为=0.5,物体在一沿斜面向上的力F的作用下刚好处于静止状态(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),现将力F顺时针转动至水平向右并保持不变,求此时物体与斜面之间的摩擦力。导学号42722361【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)物体可能有向上滑动的趋势,也可能有向下滑动的趋