2011届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之相互作用-第3讲-力的合成与分解-物体的平衡

你的首选资源互助社区 第第 3 讲讲 力的合成与分解力的合成与分解 物体的平衡物体的平衡 1 2008 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是先双手撑住吊环 然后身体下移 双臂缓慢张开到如图 2 3 15 所所示位置 则示位置 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 两个拉力大小两个拉力大小相等相等 及它们及它们 的合力的合力 F 的大小变化情况为的大小变化情况为 A FT增大 增大 F 不变不变 B FT增大 增大 F 增大增大 C FT增大 增大 F 减小减小 D FT减小 减小 F 不变不变 图图 2 3 15 解析 解析 由平衡条件 合力由平衡条件 合力 F 等于人的重力 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 变大 由平行四边形定则知 FT变大 变大 A 正确 正确 答案 答案 A 2 如图如图 2 3 16 所示 所示 ACB 是一光滑的 足够长的 固定在竖直平面是一光滑的 足够长的 固定在竖直平面 内的内的 形框架 其中形框架 其中 CA CB 边与竖直方向的夹角均为边与竖直方向的夹角均为 P Q 两个两个 轻质小环分别套在轻质小环分别套在 CA CB 上 两根细绳的一端分别系在上 两根细绳的一端分别系在 P Q 环环上 另一端上 另一端 和一绳套系在一起 结点为和一绳套系在一起 结点为 O 将质量为将质量为 m 的钩码挂在绳套上 的钩码挂在绳套上 OP OQ 两两 根细绳拉直后的长度分别用根细绳拉直后的长度分别用 l1 l2表示 若表示 若 l1 l2 2 3 则两绳受 则两绳受到的拉力之到的拉力之 比比 F1 F2等于等于 A 1 1 B 2 3 C 3 2 D 4 9 图图 2 3 16 解析 解析 系统最终将处于平衡状态 两个轻质小环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分别受到两个力作用 一是框架对它们的支持 力 垂直力 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 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 即即 F1 F2等于等于 1 1 本题选 本题选 A 注意题目中提到的注意题目中提到的 轻质小环轻质小环 可以不计重力 绳子的长短并不能代可以不计重力 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 着力的大小 答案 答案 A 3 图图 2 3 17 2010 郑州模拟郑州模拟 如图如图 2 3 17 所示 质量为所示 质量为 m 的质点静止地放在半径为的质点静止地放在半径为 R 的半球体上 质点与半球的半球体上 质点与半球 体间的动摩擦因数为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 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 则下列说法正确的是 A 质点所受摩擦力大小为 质点所受摩擦力大小为 mgsin B 质点对半球体的压力大小为 质点对半球体的压力大小为 mgcos C 质点所受摩擦力大小为 质点所受摩擦力大小为 mgsin D 质点所受摩擦力大小为 质点所受摩擦力大小为 mgcos 你的首选资源互助社区 解析 解析 分析质点受力如图所示 因质点静止在半球体上 所以有分析质点受力如图所示 因质点静止在半球体上 所以有 FN mgsin Ff mgcos 故有故有 D 正确 正确 B C 错误 因质点受静摩擦力作用 其大小不能用错误 因质点受静摩擦力作用 其大小不能用 Ff FN mgsin 来计算 故来计算 故 A 错误 错误 答案 答案 D 4 图图 2 3 18 重重 150 N 的光滑球的光滑球 A 悬空靠在墙和木块悬空靠在墙和木块 B 之间 木块之间 木块 B 的重力为的重力为 1 500 N 且静止在水平地板上 如 且静止在水平地板上 如 图图 2 3 18 所示 则所示 则 A 墙所受压力的大小为 墙所受压力的大小为 150 N 3 B 木块 木块 A 对木块对木块 B 压力的大小为压力的大小为 150 N C 水平地板所受的压力为 水平地板所受的压力为 1 500 N D 木块 木块 B 所受摩擦力大小为所受摩擦力大小为 150 N 3 解析 解析 小球小球 A 和木块和木块 B 受力分析如图所示 对受力分析如图所示 对 A FN1cos 60 GA FN1sin 60 FN2 可得 可得 FN1 300 N FN2 150 N 可知选项 可知选项 A 正确 正确 B 错误 对错误 对 B 由 由 FN1 FN1 FN1 cos 60 3 GB FN3及及 FN1 sin 60 Ff可得 可得 FN3 1 650 N Ff 150 N 所以选项 所以选项 C 错误 错误 D 正确 正确 3 答案 答案 AD 1 图图 2 3 19 如图如图 2 3 19 所示 物体所示 物体 M 在斜向右下方的推力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 则推力作用下 在水平地面上恰好做匀速运动 则推力 F 和物体和物体 M 受到的摩擦力的合力方向是受到的摩擦力的合力方向是 A 竖直向下 竖直向下 B 竖直向上 竖直向上 C 斜向下偏左 斜向下偏左 D 斜向下偏右 斜向下偏右 你的首选资源互助社区 解析 解析 物体物体 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与摩擦力的合力一定在竖直 方向上 由于推力方向上 由于推力 F 的方向斜向下 由此可断定力的方向斜向下 由此可断定力 F 与摩擦力的合力一定竖直向下 与摩擦力的合力一定竖直向下 答案 答案 A 2 图图 2 3 20 如图如图 2 3 20 所示 物体所示 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 关于物体关于物体 A 在上述两种情况下的受力描述 正确的是在上述两种情况下的受力描述 正确的是 A 物体 物体 A 随传送带一起向上运动时 随传送带一起向上运动时 A 所受的摩擦力沿斜面向下所受的摩擦力沿斜面向下 B 物体 物体 A 随传送带一起向下运动时 随传送带一起向下运动时 A 所受的摩擦力沿斜面向下所受的摩擦力沿斜面向下 C 物体 物体 A 随传送带一起向下运动时 随传送带一起向下运动时 A 不受摩擦力作用不受摩擦力作用 D 无论传送带向上或向下运动 传送带对物体 无论传送带向上或向下运动 传送带对物体 A 的作用力均相同的作用力均相同 解析 解析 由于物体由于物体 A 做匀速运动 故物体做匀速运动 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 带对物体带对物体 A 的作用力相同 均等于物体的作用力相同 均等于物体 A 的重力沿斜面的分力 故的重力沿斜面的分力 故 D 对 对 答案 答案 D 3 图图 2 3 21 2010 山西省实验中学模拟山西省实验中学模拟 如图如图 2 3 21 所示 所示 A B 两物体的质量分别为两物体的质量分别为 mA mB 且 且 mA mB 整 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 点缓慢地向左移到点缓慢地向左移到 P 点 整点 整 个系统重新平衡后 物体个系统重新平衡后 物体 A 的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角 变化情况是变化情况是 A 物体 物体 A 的高度升高 的高度升高 角变大角变大 B 物体 物体 A 的高度降低 的高度降低 角变小角变小 C 物体 物体 A 的高度升高 的高度升高 角不变角不变 D 物体 物体 A 的高度不变 的高度不变 角变小角变小 解析 解析 最终平衡时 绳的拉力最终平衡时 绳的拉力 F 大小仍为大小仍为 mAg 由二力平衡可得 由二力平衡可得 2Fsin mBg 故 故 角不变 但因角不变 但因 悬点由悬点由 Q 到到 P 左侧部分绳子变长 故 左侧部分绳子变长 故 A 应升高 所以应升高 所以 C 正确 正确 答案 答案 C 4 图图 2 3 22 如图如图 2 3 22 所示 水平横杆上套有两个质量均为所示 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 共同拴着的铁环 在铁环上系有等长的细绳 共同拴着 质量为质量为 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 你的首选资源互助社区 平横杆对铁环的支持力平横杆对铁环的支持力 FN和摩擦力和摩擦力 Ff将将 A FN增大增大 B Ff增大增大 C FN不变不变 D Ff减小减小 解析 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 FN Mg 2mg 选项 选项 C 对对 A 错 设绳子与水平横杆间的夹角为错 设绳子与水平横杆间的夹角为 设绳子拉力为 设绳子拉力为 T 以小球为研究 以小球为研究 对象 竖直方向有 对象 竖直方向有 2Tsin Mg 以小环为研究对象 水平方向有 以小环为研究对象 水平方向有 Ff Tcos 由以上两式联立解 由以上两式联立解 得得 Ff Mgcot 当两环间距离增大时 当两环间距离增大时 角变小 则角变小 则 Ff增大 选项增大 选项 B 对对 D 错 错 1 2 答案 答案 BC 5 一个质量为 一个质量为 3 kg 的物体 被放置在倾角为的物体 被放置在倾角为 30 的固定光滑斜面上 在如图的固定光滑斜面上 在如图 2 3 23 所示的甲 乙 所示的甲 乙 丙三种情况下物体能处于平衡状态的是丙三种情况下物体能处于平衡状态的是 g 10 m s2 图图 2 3 23 A 仅甲图 仅甲图 B 仅乙图 仅乙图 C 仅丙图 仅丙图 D 甲 乙 丙图 甲 乙 丙图 解析 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 分力大小为分力大小为 15 N 故只有乙图中能保持平衡 选项 故只有乙图中能保持平衡 选项 B 正确 本题较易 正确 本题较易 答案 答案 B 6 图图 2 3 24 用轻弹簧竖直悬挂质量为用轻弹簧竖直悬挂质量为 m 的物体 静止时弹簧伸长量为的物体 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现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为 2m 的的 物体 系统静止时弹簧伸长量也为物体 系统静止时弹簧伸长量也为 L 斜面倾角为斜面倾角为 30 如图 如图 2 3 24 所示 则物体所受摩擦力所示 则物体所受摩擦力 A 等于零 等于零 B 大小为 大小为 mg 方向沿斜面向下 方向沿斜面向下 1 2 C 大小为 大小为mg 方向沿斜面向上 方向沿斜面向上 D 大小为 大小为 mg 方向沿斜面向上 方向沿斜面向上 3 2 你的首选资源互助社区 解析 解析 以以 m 为研究对象 受力情况如右图所示 为研究对象 受力情况如右图所示 则则 k kL mg 以以 2m 为研究对象 受力情况如右图所示为研究对象 受力情况如右图所示 F k kL mg 2mgsin 30 mg 即即 F 2mgsin 30 故正确选项为 故正确选项为 A 答案 答案 A 7 图图 2 3 25 如图如图 2 3 25 所示 放在斜面上的物体处于静止状态 斜面倾角为所示 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 物体质量为 m 若想使物体 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 F 0 2mg 则 则 A 若 若 F 变为大小变为大小 0 1mg 沿斜面向下的推力 则物体与斜面的摩擦力是 沿斜面向下的推力 则物体与斜面的摩擦力是 0 1mg B 若 若 F 变为大小变为大小 0 1mg 沿斜面向上的推力 则物体与斜面的摩擦力是沿斜面向上的推力 则物体与斜面的摩擦力是 0 2mg C 若想使物体沿斜面从静止开始上滑 若想使物体沿斜面从静止开始上滑 F 至少应变为大小至少应变为大小 1 2mg 沿斜面向上的推力沿斜面向上的推力 D 若 若 F 变为大小变为大小 0 8mg 沿斜面向上的推力 则物体与斜面的摩擦力是沿斜面向上的推力 则物体与斜面的摩擦力是 0 7mg 解析 解析 由题意可知 物体和斜面间的最大静摩擦力由题意可知 物体和斜面间的最大静摩擦力 Ff m 0 7mg 故若物体上滑 其最小推力 故若物体上滑 其最小推力 F 0 5mg 0 7mg 1 2mg C 正确 若正确 若 F 0 8mg 上推时 上推时 Ff 0 8mg 0 5mg 0 3mg D 错误 当错误 当 F 0 1mg 向下时 向下时 Ff 0 5mg 0 1mg 0 6mg A 错 当错 当 F 0 1mg 向上时 向上时 Ff 0 5mg 0 1mg 0 4mg B 错 错 答案 答案 C 8 图图 2 3 26 如图如图 2 3 26 所示 物体所示 物体 A B 用细绳连接后跨过定滑轮 用细绳连接后跨过定滑轮 A 静止在倾角为静止在倾角为 30 的斜面上 的斜面上 B 被悬挂被悬挂 着 已知质量着 已知质量 mA 2mB 不计滑轮摩擦 现将斜面倾角由 不计滑轮摩擦 现将斜面倾角由 30 增大到增大到 50 但物体仍保持静止 那么 但物体仍保持静止 那么 下列说法中正确的是下列说法中正确的是 A 绳子的张力将增大 绳子的张力将增大 B 物体 物体 A 对斜面的压力将减小对斜面的压力将减小 C 物体 物体 A 受到的静摩擦力将先增大后减小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 滑轮受到的绳的作用力不变 你的首选资源互助社区 解析 解析 由于由于 B 物体的质量保持不变 且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 物体静止 所以绳的张力保持不变 A 项错误 以项错误 以 A 物体物体 为研究对象 在垂直于斜面的方向上有为研究对象 在垂直于斜面的方向上有 mAgcos N 沿斜面方向有 沿斜面方向有 2mBgsin mBg Ff 当斜面的 当斜面的 倾角为倾角为 30 时 摩擦力恰好为时 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 当斜面的倾角增大时 支持力减小 静摩擦力增大 B 项正确 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 项错项错 误 误 答案 答案 B 9 图图 2 3 27 完全相同的直角三角形滑块完全相同的直角三角形滑块 A B 按如图 按如图 2 3 27 所示叠放 设所示叠放 设 A B 接触的斜面光滑 接触的斜面光滑 A 与桌面与桌面 间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为 现在 现在 B 上作用一水平推力上作用一水平推力 F 恰好使 恰好使 A B 一起在桌面上匀速运动 且一起在桌面上匀速运动 且 A B 保持相对静止 则保持相对静止 则 A 与桌面间的动摩擦因数与桌面间的动摩擦因数 与斜面倾角与斜面倾角 的关系为的关系为 A tan B tan 1 2 C 2tan D 与与 无关无关 解析 解析 利用整体法对利用整体法对 AB 受力分析如图甲 受力分析如图甲 则则 F Ff 2 mg 对物体对物体 B 受力分析如图乙受力分析如图乙 则则 Fcos mgsin 由由 得得 tan 故选 故选 B 1 2 答案 答案 B 10 图图 2 3 28 如图如图 2 3 28 所示 光滑水平地面上放有截面为所示 光滑水平地面上放有截面为 圆周的柱状物体圆周的柱状物体 A A 与墙面之间放一光滑的圆柱与墙面之间放一光滑的圆柱 1 4 形物体形物体 B 对 对 A 施加一水平向左的力施加一水平向左的力 F 整个装置保持静止 若将 整个装置保持静止 若将 A 的位置向左移动稍许 整个装置的位置向左移动稍许 整个装置 仍保持平衡 则仍保持平衡 则 你的首选资源互助社区 A 水平外力 水平外力 F 增大增大 B 墙对 墙对 B 的作用力减小的作用力减小 C 地面对 地面对 A 的支持力减小的支持力减小 D B 对对 A 的作用力减小的作用力减小 解析 解析 受力分析如图所示 受力分析如图所示 A 的位置左移 的位置左移 角减小 角减小 FN1 Gtan FN1减小 减小 B 项正确 项正确 FN G cos FN减小 减小 D 项正确 以项正确 以 AB 为一个整体受力分析 为一个整体受力分析 FN1 F 所以水平外力减小 所以水平外力减小 A 项项 错误 地面对错误 地面对 A 的作用力等于两个物体的重力 所以该力不变 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 项错误 本题难度中等 答案 答案 BD 11 图图 2 3 29 2010 烟台模拟烟台模拟 如图如图 2 3 29 所示 半径为所示 半径为 R 的半球支撑面顶部有一小孔 质量分别为的半球支撑面顶部有一小孔 质量分别为 m1和和 m2的的 两只小球两只小球 视为质点视为质点 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 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