2025版高考物理一轮复习课时分层提升练七受力分析共点力的平衡含解析

PAGE10-受力分析共点力的平衡(建议用时45分钟)1.(2024·石家庄模拟)如图所示,放在粗糙水平面上的物体A上叠放着物体B,A和B之间有一根处于压缩状态的弹簧,A、B均处于静止状态,下列说法中正确的是 ()A.B受到向左的摩擦力 B.B对A的摩擦力向右C.地面对A的摩擦力向右 D.地面对A没有摩擦力【解析】选D。压缩的弹簧对B有向左的弹力,B有向左运动的趋势,受到向右的摩擦力,选项A错误;A对B的摩擦力向右,由牛顿第三定律可知,B对A的摩擦力向左,选项B错误;对整体探讨,依据平衡条件分析可知,地面对A没有摩擦力,选项C错误,D正确。2.(多选)如图所示,地面上固定一个斜面,斜面上叠放着A、B两个物块并均处于静止状态。现对A施加一斜向左上方的拉力F,A、B始终处于静止状态。则B的受力个数可能是 ()A.3个 B.4个 C.5个 D.6个【解析】选B、C。对A受力分析可得,A受竖直向下的重力、斜向左上方的拉力F、B对A竖直向上的支持力及水平向右的摩擦力。对B受力分析可得,B受竖直向下的重力、A对B竖直向下的压力、斜面斜向右上方的支持力、A对B水平向左的摩擦力,若斜面对B没有摩擦力则B受到4个力,若斜面对B有摩擦力则B受5个力,选项A、D错误,B、C正确。【补偿训练】如图所示,A和B两物块的接触面是水平的,A与B保持相对静止一起沿固定斜面匀速下滑,在下滑过程中B的受力个数为 ()A.3个B.4个C.5个D.6个【解析】选B。A与B保持相对静止一起沿固定斜面匀速下滑,探讨物块A的受力状况,受到重力和物块B对A的支持力作用;探讨物块B的受力状况,受到重力、斜面的支持力、物块A对B的压力和斜面的摩擦力,共受到4个力作用,故B正确,A、C、D错误。3.如图所示,两梯形木块A、B叠放在水平地面上,A、B之间的接触面倾斜。A的左侧靠在光滑的竖直墙面上,关于两木块的受力,下列说法正确的是 ()A.A、B之间肯定存在摩擦力作用B.木块A可能受三个力作用C.木块A肯定受四个力作用D.木块B受到地面的摩擦力作用方向向右【解题指南】解答本题应留意以下两点:(1)有摩擦力肯定有弹力。(2)依据假设法推断是否有弹力。【解析】选B。因为A、B间接触面状况未知,若AB间光滑或不光滑,则A、B之间的接触面可能存在摩擦力,也可能没有摩擦力,A选项错误;A、B之间没有摩擦力的状况下,木块A受到重力、木块B的支持力和墙壁的弹力作用,受三个力作用,B选项正确,C选项错误;木块B受到重力、木块A的压力、地面的支持力和水平向左的推力作用,处于平衡状态时,木块B与地面间可能不存在摩擦力,故D选项错误。4.(2024·肇庆模拟)如图所示,质量均为1kg的小球a、b在轻弹簧A、B及外力F的作用下处于平衡状态,其中A、B两个弹簧劲度系数均为5N/cm,B弹簧上端与天花板固定连接,轴线与竖直方向的夹角为60°,A弹簧竖直,g取10mA.A弹簧伸长量为3B.外力F=103NC.B弹簧的伸长量为4D.突然撤去外力F瞬间,b球加速度为0【解析】选D。方法一:合成法b球受重力和拉力,依据平衡条件,有F1=mg,F1=kxA,解得xA=2cm,选项A错误;再对a、b球整体受力分析,受重力2mg、外力F和弹簧弹力F2作用,外力F和弹簧弹力F2的合力与重力2mg等大反向外力为F=(2mg)tan60°=23mg=203N,选项B错误;弹簧的弹力F2=2mgcos60°=4mg=40N,依据胡克定律,有F2=kx2,解得x2=8cm,选项C错误;球b受重力和拉力,撤去F的瞬间,重力和弹力都不变,故加速度仍旧为零方法二:分解法以a、b球整体为探讨对象,受重力2mg、外力F和弹簧弹力F2作用,沿水平方向和竖直方向建立坐标系,如图所示由平衡条件得F=F2sin60°,2mg=F2cos60°,联立解得F=203N,F2=40N。其余步骤同方法一。5.如图所示,放置三个完全相同的圆柱体。每个圆柱体质量为m,截面半径为R,为了防止圆柱体滚动,在圆柱体两侧固定两个木桩。不计一切摩擦,由此可知 ()A.木桩对圆柱体作用力为36B.上面圆柱体对下面一侧圆柱体的作用力为32C.地面对下面其中一个圆柱体的作用力为mgD.地面对下面两个圆柱体的作用力为2mg【解析】选A。设下面一个圆柱体对上面圆柱体的作用力大小为F,隔离上面的圆柱体,受力分析,由平衡条件可得:2Fcos30°=mg,解得:F=33mg,结合牛顿第三定律,选项B错误。隔离下面一个圆柱体,分析受力,由平衡条件可得:木桩对圆柱体作用力为N=Fcos60°=36mg,选项A正确。将三个圆柱体看作整体,由平衡条件可得,地面对下面两个圆柱体的作用力为3mg。依据对称性,地面对下面其中一个圆柱体的作用力为1.5mg,选项C、【补偿训练】在竖直放置的平底圆筒内,放置两个半径相同的刚性球a和b,球a质量大于球b。放置的方式有如图甲和乙两种。不计圆筒内壁和球面之间的摩擦,对有关接触面的弹力,下列说法正确的是 ()A.图甲圆筒底受到的压力大于图乙圆筒底受到的压力B.图甲中球a对圆筒侧面的压力小于图乙中球b对侧面的压力C.图甲中球a对圆筒侧面的压力大于图乙中球b对侧面的压力D.图甲中球a对圆筒侧面的压力等于图乙中球b对侧面的压力【解析】选B。以ab整体为探讨对象受力分析,受重力、圆筒底支持力和两侧的支持力,依据平衡条件,图甲圆筒底受到的压力等于图乙圆筒底受到的压力,故A错误;依据平衡条件,两侧的两个支持力是相等的;再以上面球为探讨对象受力分析,依据平衡条件运用合成法,如图所示,由几何学问可知:FN桶=mgtanθ,故侧壁的弹力与上面球的重力成正比,由于球a质量大于球b,故乙图中两侧的弹力较大,故B正确,C、D错误。6.如图所示,挡板垂直于斜面固定在斜面上,一滑块m放在斜面上,其上表面呈弧形且左端最薄,一球M搁在挡板与弧形滑块上,一切摩擦均不计,用平行于斜面的拉力F拉住弧形滑块,使球与滑块均静止。现将滑块平行于斜面对上拉过一较小的距离,球仍搁在挡板与滑块上且处于静止状态,则与原来相比 ()A.滑块对球的弹力增大 B.挡板对球的弹力减小C.斜面对滑块的弹力增大 D.拉力F不变【解题指南】解答本题应留意以下两点:(1)分析挡板和滑块对球的作用力时应选球为探讨对象。(2)分析斜面对滑块的弹力和拉力F时,应选球和滑块为探讨对象。【解析】选B。对球进行受力分析,如图甲,球只受三个力的作用,挡板对球的力F1,方向不变,作出力的矢量图,滑块上移时,F2与竖直方向夹角减小,F2最小时垂直于F1,可以知道挡板弹力F1和滑块对球的作用力F2都减小,故A错误,B正确;再对滑块和球一起受力分析,如图乙,其中N恒等于Gcosθ,F+F1不变,F1减小,可以知道斜面对滑块的支持力不变,拉力F增大,故C、D错误。7.(多选)(2024·漳州模拟)如图,用硬铁丝弯成的光滑半圆环竖直放置,最高点B处固定一小滑轮,质量为m的小球A穿在环上。现用细绳一端拴在A上,另一端跨过滑轮用力F拉动,使A缓慢向上移动。在移动过程中关于铁丝对A的支持力N,说法正确的是 ()A.N的方向始终背离圆心OB.N的方向始终指向圆心OC.N渐渐变小D.N大小不变【解析】选A、D。以小球A为探讨对象,受重力mg、绳拉力F和支持力N三个力的作用处于平衡状态,三力构成力的三角形,如图所示力三角形与几何△ABO相像,有mgOB=NOA=FAB,小球A缓慢向上移动过程中OA、OB都不变,则支持力N大小不变,方向始终背离圆心O,选项A、D正确、选项B8.(多选)(2024·洛阳模拟)如图所示,桌面上固定一个光滑竖直挡板,现将一个长方形物块A与截面为三角形的垫块B叠放在一起,用水平外力F缓缓向左推动B,使A缓慢上升,设各接触面均光滑,则该过程中 ()A.A和B均受三个力作用而平衡B.B对桌面的压力保持不变C.A对B的压力越来越小D.外力F的大小恒定不变【解析】选B、D。A受到重力、挡板的弹力和B的支持力三个力,B受到重力、A的压力、地面的支持力和外力F四个力,故A错误;当B向左移动时,B对A的支持力和挡板对A的支持力方向均不变,依据平衡条件得,这两个力大小保持不变,则A对B的压力也保持不变。对整体分析受力如图所示,由平衡条件得,F=N1,挡板对A的支持力N1不变,则外力F不变。桌面对整体的支持力N=G总,保持不变。则B对桌面的压力不变,故选项C错误,B、D均正确。9.(多选)(2024·全国卷Ⅰ)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中 ()A.水平拉力的大小可能保持不变B.M所受细绳的拉力大小肯定始终增加C.M所受斜面的摩擦力大小肯定始终增加D.M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加【解析】选B、D。如图所示,以物块N为探讨对象,它在水平向左拉力F作用下,缓慢向左移动直至细绳与竖直方向夹角为45°的过程中,水平拉力F渐渐增大,绳子拉力T渐渐增大,A错误,B正确;对M受力分析可知,若起初M受到的摩擦力f沿斜面对下,则随着绳子拉力T的增加,则摩擦力f也渐渐增大;若起初M受到的摩擦力f沿斜面对上,则随着绳子拉力T的增加,摩擦力f可能先减小后增加,C错误,D正确。10.(多选)(2024·济南模拟)在竖直固定放置的轻弹簧上端叠放着A、B两物块并保持静止,此时弹簧的压缩量为x0,以两物块此时的位置为坐标原点建立如图所示的一维坐标系,取竖直向上为正方向,现将一竖直向上的外力F作用在B物块上,使B向上做匀加速运动,下列关于F、两物块间的弹力FN与物块B的位移x变更的关系图像可能正确的是 ()【解析】选B、D。初始时,弹簧的压缩量为x0,当物块B与物块A分别的时候,拉力F大小将不再变更,而此时,由于A物块还在弹簧上,所以弹簧还具有肯定的压缩量,所以此时的位移应当小于x0,A错误,B正确;初始时,物块A对物块B的弹力等于物块B的重力,而弹簧对物块A、B的力为kx0等于物块A、B的重力和,当A、B刚要分别的时候,拉力F等于物块B的重力,弹力为零,此时的位移小于x0,C错误,D正确。11.(多选)如图所示,在粗糙水平地面上放着一个横截面为半圆的柱状物体A,A与轻质竖直挡板之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对挡板加一向右的水平推力F,使挡板缓慢向右移动,B球缓慢上移而A仍保持静止。设地面对A的摩擦力为F1,A对B的作用力为F2,地面对A的支持力为F3,不计板与地面间的摩擦,则在此过程中 ()A.F1缓慢削减,F3保持不变B.F1缓慢增大,F3缓慢增大C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢减小,F3保持不变【解析】选A、D。将物体A和B看成一个整体,则在竖直方向上地面的支持力等于整体的重力,即F3=(mA+mB)g,故F3保持不变,故选项B、C错误;隔离物体B受力分析可知,物体B受重力GB、物体A对B的支持力F2,挡板对B的弹力N,当挡板缓慢向右移动时,物体B的受力变更状况如图甲所示,可知F2在缓慢减小,选项D正确;隔离物体A受力分析如图乙所示,可知地面对A的静摩擦力F1=F2cosθ,由分析可知,F2渐渐减小,θ渐渐增大,故F1渐渐减小,选项A正确。12.质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,质量为m的木块刚好可以在木楔上表面匀速下滑。现在用与木楔上表面成α角的力F拉着木块匀速上滑,如图所示,求:(1)当α=θ时,拉力F有最小值,求此最小值。(2)拉力F最小时,木楔对