【创新设计】高考物理总复习 123 力的合成与分解 物体的平衡.doc

第3讲 力的合成与分解 物体的平衡1.图23152008年北京奥运会，我国运动员陈一冰勇夺吊环冠军，其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环，然后身体下移，双臂缓慢张开到如图2315所示位置，则在两手之间的距离增大过程中，吊环的两根绳的拉力ft(两个拉力大小相等)及它们的合力f的大小变化情况为()aft增大，f不变 bft增大，f增大cft增大，f减小 dft减小，f不变解析：由平衡条件，合力f等于人的重力，f恒定不变；当两手间距离变大时，绳的拉力的夹角由零变大，由平行四边形定则知，ft变大，a正确答案：a2.图2316如图2316所示，acb是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的“”形框架，其中ca、cb边与竖直方向的夹角均为.p、q两个轻质小环分别套在ca、cb上，两根细绳的一端分别系在p、q环上，另一端和一绳套系在一起，结点为o.将质量为m的钩码挂在绳套上，op、oq两根细绳拉直后的长度分别用l1、l2表示，若l1l223，则两绳受到的拉力之比f1f2等于()a11 b23 c32 d49解析：系统最终将处于平衡状态，两个轻质小环p、q分别受到两个力作用，一是框架对它们的支持力，垂直ac、bc边向外，二是细绳拉力，这两个力是平衡力根据等腰三角形知识可知两细绳与水平方向的夹角相等，对结点o受力分析，其水平方向的合力为零，可得出两细绳受到的拉力相等，即f1f2等于11，本题选a.注意题目中提到的“轻质小环”可以不计重力，绳子的长短并不能代表力的大小，要与力的平行四边形定则中的边长区别开来，力的平行四边形定则中边长的长与短代表着力的大小答案：a3.图2317如图2317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(即：杆在o端所受的力沿杆oc方向)转轴c在ab中点d的正下方，aob在同一水平面内aob90，cod60.若在o点处悬挂一个质量为m的物体，则平衡后绳ao所受的拉力为()amg b.mg c.mg d.mg解析：如图甲，对o点，绳ao、bo对o点的拉力的合力为t2，则t2mg；如图乙，则绳ao所受的拉力为mg. 答案：d4.图2318(2010郑州模拟)如图2318所示，质量为m的质点静止地放在半径为r的半球体上，质点与半球体间的动摩擦因数为，质点与球心连线与水平地面的夹角为，则下列说法正确的是()a质点所受摩擦力大小为mgsin b质点对半球体的压力大小为mgcos c质点所受摩擦力大小为mgsin d质点所受摩擦力大小为mgcos 解析：分析质点受力如图所示，因质点静止在半球体上，所以有fnmgsin ，ffmgcos .故有d正确，b、c错误；因质点受静摩擦力作用，其大小不能用fffnmgsin 来计算，故a错误答案：d5.图2319重150 n的光滑球a悬空靠在墙和木块b之间，木块b的重力为1 500 n，且静止在水平地板上，如图2319所示，则()a墙所受压力的大小为150 nb木块a对木块b压力的大小为150 nc水平地板所受的压力为1 500 nd木块b所受摩擦力大小为150 n解析：小球a和木块b受力分析如图所示，对a：fn1cos 60ga，fn1sin 60fn2，可得：fn1300 n，fn2150 n，可知选项a正确、b错误；对b：由fn1fn1，fn1cos 60gbfn3及fn1sin 60ff可得：fn31 650 n，ff150 n，所以选项c错误、d正确答案：ad 1.图2320如图2320所示，物体m在斜向右下方的推力f作用下，在水平地面上恰好做匀速运动，则推力f和物体m受到的摩擦力的合力方向是()a竖直向下 b竖直向上c斜向下偏左 d斜向下偏右解析：物体m受四个力作用，支持力和重力都在竖直方向上，故推力f与摩擦力的合力一定在竖直方向上，由于推力f的方向斜向下，由此可断定力f与摩擦力的合力一定竖直向下答案：a2.图2321如图2321所示，物体a置于倾斜的传送带上，它能随传送带一起向上或向下做匀速运动，下列关于物体a在上述两种情况下的受力描述，正确的是()a物体a随传送带一起向上运动时，a所受的摩擦力沿斜面向下b物体a随传送带一起向下运动时，a所受的摩擦力沿斜面向下c物体a随传送带一起向下运动时，a不受摩擦力作用d无论传送带向上或向下运动，传送带对物体a的作用力均相同解析：由于物体a做匀速运动，故物体a受力平衡，所以无论传送带向上运动还是向下运动，传送带对物体a的作用力相同，均等于物体a的重力沿斜面的分力，故d对答案：d3.图2322(2010山西省实验中学模拟)如图2322所示，a、b两物体的质量分别为ma、mb，且mamb，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由q点缓慢地向左移到p点，整个系统重新平衡后，物体a的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角变化情况是()a物体a的高度升高，角变大 b物体a的高度降低，角变小c物体a的高度升高，角不变 d物体a的高度不变，角变小解析：最终平衡时，绳的拉力f大小仍为mag，由二力平衡可得2fsin mbg，故角不变，但因悬点由q到p，左侧部分绳子变长，故a应升高，所以c正确答案：c4.图2323如图2323所示，水平横杆上套有两个质量均为m的铁环，在铁环上系有等长的细绳，共同拴着质量为m的小球两铁环与小球均保持静止，现使两铁环间距离增大少许，系统仍保持静止，则水平横杆对铁环的支持力fn和摩擦力ff将()afn增大 bff增大cfn不变 dff减小解析：本题考查受力分析及整体法和隔离体法以两环和小球整体为研究对象，在竖直方向始终有fnmg2mg，选项c对a错；设绳子与水平横杆间的夹角为，设绳子拉力为t，以小球为研究对象，竖直方向有，2tsin mg，以小环为研究对象，水平方向有，fftcos ，由以上两式联立解得ffmgcot ，当两环间距离增大时，角变小，则ff增大，选项b对d错答案：bc5一个质量为3 kg的物体，被放置在倾角为30的固定光滑斜面上，在如图2324所示的甲、乙、丙三种情况下物体能处于平衡状态的是(g10 m/s2)()图2324a仅甲图 b仅乙图 c仅丙图 d甲、乙、丙图解析：本题考查共点力的平衡条件物体受三个力的作用，重力、支持力、拉力重力沿斜面向下的分力大小为15 n，故只有乙图中能保持平衡选项b正确本题较易答案：b6.图2325用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为l.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为l.斜面倾角为30，如图2325所示则物体所受摩擦力()a等于零 b大小为mg，方向沿斜面向下c大小为mg，方向沿斜面向上 d大小为mg，方向沿斜面向上解析：以m为研究对象，受力情况如右图所示，则klmg以2m为研究对象，受力情况如右图所示fklmg2mgsin 30mg即f2mgsin 30，故正确选项为a.答案：a7.图2326如图2326所示，放在斜面上的物体处于静止状态，斜面倾角为30，物体质量为m，若想使物体沿斜面从静止开始下滑，至少需要施加平行斜面向下的推力f0.2mg，则()a若f变为大小0.1mg，沿斜面向下的推力，则物体与斜面的摩擦力是0.1mgb若f变为大小0.1mg沿斜面向上的推力，则物体与斜面的摩擦力是0.2mgc若想使物体沿斜面从静止开始上滑，f至少应变为大小1.2mg沿斜面向上的推力d若f变为大小0.8mg沿斜面向上的推力，则物体与斜面的摩擦力是0.7mg解析：由题意可知，物体和斜面间的最大静摩擦力ff m0.7mg，故若物体上滑，其最小推力f0.5mg0.7mg1.2mg，c正确；若f0.8mg上推时，ff0.8mg0.5mg0.3mg，d错误；当f0.1mg向下时，ff0.5mg0.1mg0.6mg，a错；当f0.1mg向上时，ff0.5mg0.1mg0.4mg，b错答案：c8.图2327如图2327所示，物体a、b用细绳连接后跨过定滑轮a静止在倾角为30的斜面上，b被悬挂着已知质量ma2mb，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30增大到50，但物体仍保持静止，那么下列说法中正确的是()a绳子的张力将增大b物体a对斜面的压力将减小c物体a受到的静摩擦力将先增大后减小d滑轮受到的绳的作用力不变解析：由于b物体的质量保持不变，且b物体静止，所以绳的张力保持不变，a项错误；以a物体为研究对象，在垂直于斜面的方向上有magcos n，沿斜面方向有2mbgsin mbgff，当斜面的倾角为30时，摩擦力恰好为0，当斜面的倾角增大时，支持力减小，静摩擦力增大，b项正确，c项错误；在斜面倾角增大的过程中，绳子的张力不变，但是夹角减小，所以合力增大，因此d项错误答案：b9.图2328完全相同的直角三角形滑块a、b，按如图2328所示叠放，设a、b接触的斜面光滑，a与桌面间的动摩擦因数为，现在b上作用一水平推力f，恰好使a、b一起在桌面上匀速运动，且a、b保持相对静止则a与桌面间的动摩擦因数与斜面倾角的关系为()atan btan c2tan d与无关解析：利用整体法对ab受力分析如图甲，则fff2mg对物体b受力分析如图乙则fcos mgsin 由得tan ，故选b.答案：b10.图2329如图2329所示，光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体a，a与墙面之间放一光滑的圆柱形物体b，对a施加一水平向左的力f，整个装置保持静止若将a的位置向左移动稍许，整个装置仍保持平衡，则()a水平外力f增大 b墙对b的作用力减小c地面对a的支持力减小 db对a的作用力减小解析：受力分析如图所示，a的位置左移，角减小，fn1gtan ，fn1减小，b项正确；fng/cos ，fn减小，d项正确；以ab为一个整体受力分析，fn1f，所以水平外力减小，a项错误；地面对a的作用力等于两个物体的重力，所以该力不变，c项错误本题难度中等答案：bd11图2330(2010烟台模拟)如图2330所示，半径为r的半球支撑面顶部有一小孔质量分别为m1和m2的两只小球(视为质点)，通过一根穿过半球顶部小孔的细线相连，不计所有摩擦请你分析：(1)m2小球静止在球面上时，其平衡位置与半球面的球心连线跟水平方向的夹角为，则m1、m2、和r之间应满足什么关系；(2)若m2小球静止于45处，现将其沿半球面稍稍向下移动一些，则释放后m2能否回到原来位置？解析：(1)根据平衡条件有m2gcos m1g，所以m1m2cos (或cos )，与r无关(2)不能回到原来位置，m2所受的合力为m2gcos m1gm2g(cos cos 45)0(因为45)，所以m2将向下运动答案：(1)m1m2cos 与r无关(2)不能m2向下运动12.图2331如图2331所示，质量m2 kg的木块套在水平