【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第二章 第3讲 受力分析 共点力的平衡课时提能演练 新人教版(1).doc

受力分析共点力的平衡(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个选项正确)1.如图所示,在超市内倾角为的电梯斜面上有一车西瓜随电梯匀速向上运动,在箱子的中央有一只质量为m的西瓜,则在该西瓜随箱子一起匀速前进的过程中,周围其他西瓜对它的作用力的方向为()a.沿斜面向上b.沿斜面向下c.竖直向上d.垂直斜面向上【解析】选c。该西瓜受到重力和周围西瓜对它的作用力,由平衡条件可知,周围西瓜对它的作用力的合力与重力大小相等,方向相反。故c正确,a、b、d错误。2.如图所示,重50n的物体a放在倾角为37的粗糙斜面上,有一根原长为10cm,劲度系数为800n/m的弹簧,其一端固定在斜面顶端,另一端连接物体a后,弹簧长度为14cm,现用一测力计沿斜面向下拉物体,若物体与斜面间的最大静摩擦力为20n,当弹簧的长度仍为14 cm时,测力计的读数不可能为()a.10 nb.20 nc.40 nd.0 n【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:(1)物体a所受的静摩擦力方向可能沿斜面向上或向下。(2)根据平衡条件列方程,求出拉力的范围。【解析】选c。a在斜面上处于静止状态时合外力为零,a在斜面上受五个力的作用,分别为重力、支持力、弹簧弹力、摩擦力、拉力f,当摩擦力的方向沿斜面向上时,f+mgsin37fmax+k(l-l0),f22n,当摩擦力沿斜面向下时,f最小值为零,即拉力的取值范围为0f22n,故选c。3.(2014福州模拟)如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体a、b,a悬挂起来,b穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、b与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角为,则物体a、b的质量之比mamb等于()a.cos1b.1cosc.tan1d.1sin【解析】选b。对a、b受力分析可知magcos=mbg,则有mamb=1cos,b项正确。4.如图所示,质量为m的物体放在质量为m、倾角为的斜面体上,斜面体置于粗糙的水平地面上,用平行于斜面的力f拉物体m使其沿斜面向下匀速运动,m始终静止,则下列说法正确的是()a.m相对地面有向右运动的趋势b.地面对m的支持力为(m+m)gc.地面对m的摩擦力大小为fcosd.物体m对m的作用力的大小为mg【解析】选c。由于m在m上匀速下滑,可将m和m看作一个整体研究,整体受力分析如图所示,由平衡条件知,n地=(m+m)g+fsin;f地=fcos,其方向水平向右,所以m相对地面有向左运动的趋势,a、b均错,c正确;m对m的作用力应为m对m的支持力与摩擦力的合力,这两个力的合力与m的重力和f的合力是平衡力,由平行四边形定则知,其合力大于mg,如图所示,d选项错误。5. (2013广东高考改编)如图,物体p静止于固定的斜面上,p的上表面水平。现把物体q轻轻地叠放在p上,则()a.p向下滑动b.p静止不动c.p所受的合外力增大d.p与斜面间的静摩擦力不变【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:(1)知道p静止在斜面上的条件。(2)q轻放于p上,相当于p的质量变大,各力均变化,分析合力是否变化。【解析】选b。设p的质量为m,p静止于斜面上,则有mgsin=fmgcos,当把q轻放于p之上,相当于p的质量变大,设p、q的总质量为m,则有mgsinmgcos,故p仍静止不动,a错误、b正确;p静止不动,合力为零,c错误;对p、q整体:f=mgsin,由于mm,故f变大,d错误。6.如图所示,将一劲度系数为k的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部o处(o为球心),弹簧另一端与质量为m的小球相连,小球静止于p点,已知容器半径为r,与水平面间的动摩擦因数为,op与水平方向的夹角为=30,下列说法正确的是()a.容器相对于水平面有向左的运动趋势b.容器对小球的作用力竖直向上c.轻弹簧对小球的作用力大小为32mgd.弹簧原长为r+mgk【解析】选d。由于容器和小球组成的系统处于平衡状态,容器相对于水平面没有向左运动的趋势,a项错;容器对小球的作用力是弹力,指向球心o,b项错;对小球受力分析,如图所示,由=30得小球受到容器的支持力和弹簧对小球的弹力大小均为mg,c项错;图中弹簧长度为r,压缩量为mgk,故原长为r+mgk,d项正确。7.超市中小张沿水平方向推着质量为m的购物车乘匀速上升的自动扶梯上楼,如图所示。假设小张、购物车、自动扶梯间保持相对静止,自动扶梯的倾角为30,小张的质量为m,小张与扶梯间的动摩擦因数为,小车与扶梯间的摩擦忽略不计。则()a.小张对扶梯的压力大小为mgcos30,方向垂直于斜面向下b.小张对扶梯的摩擦力大小为(m+m)gsin30,方向沿斜面向下c.扶梯对小张的摩擦力大小为(m+m)gcos30,方向沿斜面向上d.小张对车的推力和车对小张的推力大小必相等,这是因为人和车均处于平衡状态【解析】选b。对购物车进行受力分析,购物车受到人的推力f=mgtan30,对人进行受力分析,人受到的摩擦力f=mgsin30+fcos30=(m+m)gsin30,沿斜面向上,人受到的弹力n=mgcos30-fsin30=mgcos30-mgsin30tan30,a、c错,b对;小张对车的推力和车对小张的推力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,d错。【变式备选】如图所示,木板b放在粗糙的水平面上,木块a放在b的上面,a的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上。用水平恒力f向左拉物体b,使其以速度v做匀速运动,此时绳水平且拉力大小为ft,下面说法正确的是()a.绳上拉力ft与水平恒力f大小相等b.木块a受到的是静摩擦力,大小等于ftc.木板b受到一个静摩擦力,一个滑动摩擦力,合力大小等于fd.若木板b以2v匀速运动,则拉力仍为f【解析】选d。木块a静止,则绳上拉力ft与a、b间滑动摩擦力相等;木板b匀速运动,则恒力f与a、b间摩擦力、b与地面间摩擦力之和相等,a、b错误;a与b之间摩擦力、b与地面间都有相对滑动,都是滑动摩擦力,而滑动摩擦力大小与相对运动速度无关,故c错误,d正确。8.如图所示,三根长度均为l的轻绳分别连接于c、d两点,a、b两端被悬挂在水平天花板上,相距2l。现在c点悬挂一个质量为m的重物,为使cd绳保持水平,在d点可施加力的最小值为()a.mgb.33mgc.12mgd.14mg【解析】选c。如图所示,对c点进行受力分析,由平衡条件可知,绳cd对c点的拉力fcd=mgtan30,对d点进行受力分析,绳cd对d点的拉力f2=fcd=mgtan30,f1方向一定,则当f3垂直于绳bd时,f3最小,由几何关系可知,f3=fcdsin60=12mg,故c正确。9.(2013北京高考)倾角为、质量为m的斜面体静止在水平桌面上,质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是()a.木块受到的摩擦力大小是mgcosb.木块对斜面体的压力大小是mgsinc.桌面对斜面体的摩擦力大小是mgsincosd.桌面对斜面体的支持力大小是(m+m)g【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)先对木块进行受力分析,列出平衡方程,求出木块受到的支持力和摩擦力。(2)再对斜面体和木块进行整体受力分析,求出桌面对斜面体的支持力和摩擦力。【解析】选d。对木块进行受力分析如图甲所示,由平衡方程得n=mgcos,f=mgsin,所以a、b均错误;对斜面体和木块进行整体受力分析如图乙所示,可得桌面对斜面体的摩擦力大小是零,桌面对斜面体的支持力大小是(m+m)g,故c错误,d正确。10.(能力挑战题)如图所示,质量为m的物体置于倾角为的固定斜面上。物体与斜面之间的动摩擦因数为,先用平行于斜面的推力f1作用于物体上,使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力f2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次的推力之比f1f2为()a.cos+sinb.cos-sinc.1+tand.1-tan【解析】选b。用力f1推物体沿斜面匀速上滑时,有f1=mgsin+mgcos;用力f2推物体沿斜面匀速上滑时,有f2cos=mgsin+(mgcos+f2sin),由上式解得:f2=mg(sin+cos)cos-sin,则有f1f2=cos-sin,故选项b正确。二、非选择题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(2014岳阳模拟)(15分)如图所示,两个完全相同的球a、b,重力大小均为g,两球与水平地面间的动摩擦因数均为,一根轻绳两端固定在两球上,在绳的中点施加一个竖直向上的拉力f,当绳被拉直后,两段绳间的夹角为。问:当f至少为多大时,两球将会发生滑动?【解析】首先选用整体法,由平衡条件得:f+2n=2g(4分)再隔离任一球,由平衡条件得tsin2=n(4分)2tcos2=f(4分)联立解得:f=2g+tan2(3分)答案:2g+tan212.(15分)如图所示,质量为mb=14kg的木板b放在水平地面上,质量为ma=10kg的木箱a放在木板b上,一根轻绳一端拴在木箱上,另一端拴在地面的木桩上,绳绷紧时与水平面的夹角为=37,已知木箱a与木板b之间的动摩擦因数1=0.5,木板b与地面之间的动摩擦因数2=0.4,重力加速度g取10m/s2,现用水平力f将木板b从木箱a下面匀速抽出,试求:(sin37=0.6,cos37=0.8)(1)绳上张力t的大小;(2)拉力f的大小。【解析】(1)隔离木箱a,对a进行受力分析,如图甲所示,由平衡条件得f=tcos(2分)tsin+mag=n1,(2分)又f=1n1,(2分)联立解得t=1magcos-1sin=100n。(2分)(2)木板b受力如图乙所示,对木板b,由平衡条件得f=1n1+2n2(3分)mbg+n1=n2(2分)联立解得f=200n(2分)答案:(1)100n(2)200 n【总结提升】平衡问题的分析技巧对于平衡类问题,应当首先分清是静态平衡还是动态平衡问题。(1)对于静态平衡问题,应当先分析物体的受力情况,根据平衡条件列出平衡方程,解方程对结果进行讨论。(2)对于动态平衡问题,应先分析物体的受力情况,结合具体情况采用相应的方法。如果物体所受的力较少,可以采用