2023年高考物理一轮复习专题07受力分析共点力的平衡（练）（含解析）

专题07受力分析共点力的平衡1．如下图，在光滑的水平面上有一质量为M、倾角为的光滑斜面体，它的斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是否合理，你可以不必进行复杂的计算，而根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性或正确性，根据你的判断，下述表达式中可能正确的选项是：〔〕A．B．C．D．【答案】D【名师点睛】由于斜面是在光滑的水平面上，并没有固定，物体与斜面相互作用会使斜面后退，由于斜面后退，物体沿着斜面下滑路线与地面夹角＞θ，与物体沿着固定斜面下滑截然不同．2．如图，一不可伸长的光滑轻绳，其左端固定于O点，右端跨过位于点的固定光滑轴悬挂一质量为M的物体，段水平，长度为L，绳子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，那么钩码的质量为：〔〕A.B.C.D.【答案】D【解析】【名师点睛】此题主要考查了共点力平衡、力的合成与分解。该题的关键在于能够对线圈进行受力分析，核心是：理解环两侧的细绳的拉力大小相等，这样才能由几何关系求出环两边绳子的夹角，再利用平衡状态条件解决问题。3．如下图，质量分别为mA和mB的物体A、B用轻绳连接后跨过定滑轮均处于静止状态，斜面倾角为45°．mA=2mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角缓慢增大到50°，系统仍保持静止，以下说法正确的选项是：〔〕A．物体A对斜面的压力将减小B．绳子对A的拉力将增大C．物体A受到的静摩擦力不变D．物体A受到的合力将增大【答案】A【解析】物体A对斜面的压力，随着θ的增大，因此物体A对斜面的压力将减小，故A正确；斜面倾角增大过程中，绳子上拉力大小始终等于物体B重力的大小，保持不变，故B错误；由题可知，开始时A静止在倾角为45°的斜面上，A重力沿斜面的分力大于绳子的拉力〔B的重力〕，摩擦力沿斜面向上，随着角度增大，重力沿斜面的分力逐渐增大，而绳子拉力不变，A受到的静摩擦力将增大，故C错误；物体A保持静止，合力恒为0，不变，故D错误。【名师点睛】此题主要考查了共点力平衡的条件及其应用。此题中关键是要知道绳子上拉力大小保持不变，因为B保持静止不动，正确对A进行受力分析，判断其对斜面压力的变化情况，静摩擦力的大小和方向取决于绳子拉力和物体A重力沿斜面分力大小关系。4．〔多项选择〕如下图，一辆运送沙子的自卸卡车，装满沙子。沙粒之间的动摩擦因数为μ1，沙子与车厢底部材料的动摩擦因数为μ2，车厢的倾角用θ表示〔μ2>μ1〕，以下说法正确的选项是：〔〕A．要顺利地卸干净全部沙子，应满足tanθ>μ2B．要顺利地卸干净全部沙子，应满足sinθ>μ2C．只卸去局部沙子，车上还留有一局部沙子，应满足μ2>tanθ>μ1D．只卸去局部沙子，车上还留有一局部沙子，应满足μ2>μ1>tanθ【答案】AC【解析】【名师点睛】此题主要考查了牛顿第二定律、力的合成与分解的运用、整体法与隔离法。解决此题的关键是选择好研究对象，正确地进行受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，要顺利地卸干净全部沙子，对全部沙子整体分析，只卸去局部沙子，车上还留有一局部，只要对局部沙子分析。5．如图，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，如图甲所示，先用平行于斜面的推力作用与物体上，使其能沿斜面匀速上滑，假设改用水平推力作用于物体上，也能使物体沿斜面匀速上滑，如图乙所示，求两次力之比〔sin37°=0.6，cos37°=0.8〕【答案】【解析】根据共点力平衡条件可得联立即得1．我校经纬楼楼顶有一半圆形建筑，如下图，顶部有一设施出现问题，工人〔图中小物块〕上去维修，在从A经顶部缓慢移动至另一侧的过程中，那么图像反映的是该过程中：〔〕A．重力随时间变化的规律B．支持力随时间变化的规律C．摩擦力随时间变化的规律D．合外力随时间变化的规律【答案】B2．一铁架台放于水平地面上．其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F作用于小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，那么在这一过程中：〔〕A．铁架台对地面的压力逐渐增大B．铁架台对地面的压力逐渐减小C．细线拉力逐渐增大D．铁架台所受地面的摩擦力方向向右，大小不变【答案】C3．在水平地面上，质量m1的小球用轻绳跨过光滑的半圆形碗连接质量分别为m2和m3的物体，平衡时小球恰好与碗之间没有弹力作用，那么m1、m2和m3的比值为：〔〕m1m1m2m3300A.1：2：3

B.2：1：1

C.

2:1：D.【答案】D【解析】对碗内的小球m1受力分析，受重力、两个细线的两个拉力，由于碗边缘光滑，相当于动滑轮，故细线对物体m2的拉力等于m2g，细线对物体m1的拉力等于m1g，如图根据共点力平衡条件，两个拉力的合力与重力等值、反向、共线，有G2=G1cos30°=m2g；G3=G1sin30°=m1g故解得m1：m2：m3=2：：1，应选D.4．〔多项选择〕如下图，竖直平面内有一光滑直杆AB，杆与水平方向的夹角为θ〔0°≤θ≤90°〕，一质量为m的小圆环套在直杆上，给小圆环施加一与该竖直平面平行的恒力F，并从A端由静止释放，改变直杆和水平方向的夹角θ，当直杆与水平方向的夹角为30°时，小圆环在直杆上运动的时间最短，重力加速度为g，那么]：〔〕A．恒力F可能沿与水平方向夹30°斜向右下的方向B．当小圆环在直杆上运动的时间最短时，小圆环与直杆间必无挤压C．假设恒力F的方向水平向右，那么恒力F的大小为D．恒力F的最小值为【答案】BCD【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，那么可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，5．如下图，质量为m1的物体A压在放于地面上的竖直轻弹簧k1上，上端与轻弹簧k2相连，轻弹簧k2上端与质量也为m2物体B相连，物体B通过轻绳跨过光滑的定滑轮与轻质小桶P相连，A、B均静止．现缓慢地向小桶P内参加细砂，当弹簧k1恰好恢复原长时，〔小桶一直未落地〕求〔1〕小桶P内所加人的细砂质量；〔2〕小桶在此过程中下降的距离．【答案】〔1〕m1+m2〔2〕〔m1+m2〕g〔〕1．【2023·新课标Ⅰ卷】〔多项选择〕如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为〔〕。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中：〔〕A．MN上的张力逐渐增大B．MN上的张力先增大后减小C．OM上的张力逐渐增大D．OM上的张力先增大后减小【答案】AD【名师点睛】此题考查动态平衡，注意重物受三个力中只有重力恒定不变，且要求OM、MN两力的夹角不变，两力的大小、方向都在变。三力合力为零，能构成封闭的三角形，再借助圆，同一圆弧对应圆周角不变，难度较大。2．【2023·全国新课标Ⅰ卷】〔多项选择〕如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO'悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。假设F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，那么：〔〕A．绳OO'的张力也在一定范围内变化B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【答案】BD【名师点睛】此题主要考查共点力作用下物体的平衡、力的动态分析。当有多个物体相互作用而平衡时，应注意灵活选择研究对象，可以让题目变得更简洁明晰，此题的难点是对选项A的判断。3．【2023·浙江卷】如下图为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，那么该同学身高和质量分别为：〔〕A．v(t0–t)， B．v(t0–t)，C．v(t0–t)， D．v(t0–t)，【答案】D【解析】当测重台没有站人时，2x=vt0；站人时，2〔x–h〕=vt；解得h=v〔t0–t〕；无人站立时：U0=KM0g；有人时，U=k(M0g+mg)，解得：；应选D。【名师点睛】此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解此题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。4．【2023·全国新课标Ⅱ卷】质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O，如下图。用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中：〔〕A．F逐渐变大，T逐渐变大B．F逐渐变大，T逐渐变小C．F逐渐变小，T逐渐变大D．F逐渐变小，T逐渐变小【答案】A【名师点睛】此题是物体的平衡问题，考查平行四边形定那么的应用；图解法是最简单快捷的方法，注意搞清各个力的大小及方向变化的特点，变换平行四边形即可。此题还可以列方程讨论。5．【2023·山东·16】如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用