高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题05力与平衡题型抢分卷.docx

专题05 力与平衡一、考法分析和解题技法热门考法考法1 受力分析 力的合成与分解考法2 平衡条件应用考法3 动态平衡问题解题技法技法1 对研究对象进行正确的受力分析，做到不重不漏；利用平行四边形法则进行力的合成与分解；技法2 解决平衡问题常用方法：(1)静态平衡：三力平衡一般用合成法，合成后力的问题转换成三角形问题；多力平衡一般用正交分解法；遇到多个有相互作用的物体时一般先整体后隔离；(2)动态平衡：三力动态平衡常用图解法、相似三角形法等，多力动态平衡问题常用解析法，涉及到摩擦力的时候要注意静摩擦力与滑动摩擦力的转换。2、 真题再现考例1 (2017课标卷，T17)一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距80 cm的两点上，弹性绳的原长也为80 cm.将一钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)()A86 cm B92 cmC98 cm D104 cm【答案】B【解析】轻质弹性绳的两端分别固定在相距80 cm的两点上，钩码挂在弹性绳的中点，平衡时弹性绳的总长度为100 cm，以钩码为研究对象，受力如图所示，由胡克定律Fk(ll0)0.2k，由共点力的平衡条件和几何知识得F；再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点，设弹性绳的总长度变为l，由胡克定律得Fk(ll0)，由共点力的平衡条件F，联立上面各式解得l92 cm，选项B正确【考法】受力分析、力的合成与分解、平衡条件应用。考例2 (2017课标卷，T16)如图，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动若保持F的大小不变，而方向与水平面成60角，物块也恰好做匀速直线运动物块与桌面间的动摩擦因数为() A2BC.D【答案】C【考法】受力分析、力的合成与分解、平衡条件应用。考例3 (2016课标卷，T14)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，如图所示用T表示绳OA段拉力的大小，在O点向左移动的过程中()AF逐渐变大，T逐渐变大BF逐渐变大，T逐渐变小CF逐渐变小，T逐渐变大DF逐渐变小，T逐渐变小【答案】A甲乙【考法】动态平衡问题。考例4 (2017课标卷，T21)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() AMN上的张力逐渐增大BMN上的张力先增大后减小COM上的张力逐渐增大DOM上的张力先增大后减小【答案】AD同理知，在由0变为的过程中，TMN一直增大，选项A正确【考法】动态平衡问题。3、 试题预测预测1 如图所示，一物体置于水平地面上，当用与水平方向成60角的力F1拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成30角的力F2推物块时，物块仍做匀速直线运动若F1和F2的大小相等，则物块与地面之间的动摩擦因数为() A.1B2C.D1【答案】B【解析】当用F1拉物块做匀速直线运动时，受力分析如图所示，将F1正交分解，则水平方向有F1cos 60Ff1竖直方向有F1sin 60FN1mg其中Ff1FN1联立上式可得F1同理，当用F2推物块做匀速直线运动时水平方向有F2cos 30Ff2竖直方向有F2sin 30mgFN2其中Ff2FN2联立上式可得F2根据题意知F1F2，解得2，B正确【考法】受力分析、力的合成与分解、平衡条件应用。预测2 将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示，用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持30，则F达到最小时Oa绳上的拉力为()A.mg BmgC.mg Dmg【答案】A【考法】动态平衡问题。四、跟踪速练1. (2018六安一中二模)如图所示，两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1m2为() A11 B12C1 D2【答案】A【解析】将小球m2的重力按效果根据平行四边形定则进行分解如图，由几何知识得Tm2g，对m1受力分析，由平衡条件，在沿杆的方向有：m1gsin 30Tsin 30，得：Tm1g，可见m1m211，故选A. 2. （2018山东潍坊高三上学期期中）（多选）如图所示，物体a、b用细绳与弹簧连接后跨过滑轮，a静止在倾角为30的粗糙斜面上已知mamb，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由30缓慢增大到45的过程中，下列说法正确的() A弹簧的弹力减小B弹簧的弹力不变C物体a受到的静摩擦力减小D物体a受到的静摩擦力先减小后增大【答案】BD3（2018山东菏泽市高三上学期期中）（多选）如图所示，粗糙水平面上叠放着P、Q两木块，用水平向右的力F推Q使它们保持相对静止一起向右运动，P、Q受力的个数可能是() AP受2个力，Q受5个力BP受3个力，Q受5个力CP受3个力，Q受6个力DP受4个力，Q受6个力【答案】AC4. (2018山东济南一中上学期期中)如图所示，轻绳一端系在质量为m的物体A上，另一端与套在粗糙竖直杆MN的轻圆环B相连接现用水平力F拉住绳子上一点O，使物体A及环B静止在图中虚线所在的位置现稍微增加力F使O点缓慢地移到实线所示的位置，这一过程中圆环B仍保持在原来位置不动则此过程中，环对杆摩檫力F1和环对杆的弹力F2的变化情况是() AF1保持不变，F2逐渐减小BF1保持不变，F2逐渐增大CF1逐渐减小，F2保持不变DF1逐渐增大，F2保持不变【答案】B【解析】以A、B组成的整体为研究对象，环受杆的摩擦力F1(mAmB)g保持不变，则F1F1也保持不变，环对杆的弹力F2与杆对环的弹力F2等大反向，而F2F，所以分析F变化情况即可，研究结点O，构造力三角形可知F变大，F2变大，F2变大，B正确5. (2018安徽师大附中高三上学期期中)如图所示，穿在一根光滑固定杆上的小球A、B通过一条跨过定滑轮的细绳连接，杆与水平面成角，不计所有摩擦，当两球静止时，OA绳与杆的夹角为，OB绳沿竖直方向，则下列说法正确的是() AA可能受到2个力的作用BB可能受到3个力的作用CA、B的质量之比为tan 1DA、B的质量之比为1tan 【答案】D6.(2018河北唐山一模)光滑斜面上固定着一根刚性圆弧形细杆，小球通过轻绳与细杆相连，此时轻绳处于水平方向，球心恰位于圆弧形细杆的圆心，如图所示，将悬点A缓慢沿杆向上移动，直到轻绳处于竖直方向，在这个过程中，轻绳的拉力() A逐渐增大 B大小不变C先增大后减小 D先减小后增大【答案】D【解析】以小球为研究对象，分析受力情况：受重力G、斜面的支持力N和轻绳的拉力T，如图所示由平衡条件得知，N和T的合力与G大小相等、方向相反，将悬点A缓慢沿杆向上移动，使轻绳绕O点逆时针转动的过程中，T先减小后增大，故D正确7(2018保定市定州市期末)如图所示，质量为m的球放在倾角为的光滑斜面上，用挡板AO将球挡住，使球处于静止状态，若挡板与斜面间的夹角为，则(重力加速度为g)() A当30时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsin B当60时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgcos C当60时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsin D当90时，挡板AO所受压力最小，最小值为mgsin 【答案】D8（2018山东泰安高三上学期期中）（多选）如图所示，斜面上固定有一与斜面垂直的挡板，另有一截面为圆的光滑柱状物体甲放置于斜面上，半径与甲相等的光滑球乙被夹在甲与挡板之间，没有与斜面接触而处于静止状态现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿斜面方向缓慢向下移动，设乙对挡板的压力大小为F1，甲对斜面的压力大小为F2，甲对乙的弹力为F3，斜面体与地面间的弹力为F4，在此过程中()AF1逐渐减小 BF2保持不变CF3先减小后增大 DF4逐渐增大【答案】AB【解析】先对物体乙受力分析，受重力、挡板的支持力F1和甲物体的支持力F3，如图根据平衡条件，结合几何关系可以看出挡板的支持力F1不断减小，甲对乙的弹力F3不断减小，根据牛顿第三定律，乙对挡板的压力F1不断减小，甲对乙的弹力F3不断减小；再对甲与乙整体受力分析，受重力、斜面的支持力、挡板的支持力和已知力F，如图9. （2018中山模拟）（多选）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() AB受到向左的摩擦力BB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【答案】D【解析】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；对整体研究，根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10（2018安阳联考）（多选）如图甲所示，A、B两个物体叠放在水平面上，B的上下表面均水平，A物体与一拉力传感器相连接，连拉力传感器和物体A的细绳保持水平从t0时刻起，用一水平向右的力Fkt(k为常数)作用在B物体上，力传感器的示数随时间变化的图线如图乙所示，已知k、t1、t2，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力据此可求()AA、B之间的最大静摩擦力B水平面与B之间的滑动摩擦力CA、B之间的动摩擦因数ABDB与水平面间的动摩擦因数【答案】AB11.(2018山东济南一中上学期期中)如图所示，倾角30的斜面体C置于水平面上，B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与A相连接，连接滑轮的轻杆沿竖直方向，连接B的一段细绳与斜面平行，A、B、C都处于静止状态，已知C的质量为2m，A、B质量均为m，则下列说法正确的是() A定滑轮受到轻杆的作用力为mgBC受到水平面的摩擦力为mgCB受到C的摩擦力大小为mgD水平间对C的支持力为mg【答案】ACD【解析】滑轮两侧细绳张力大小均为mg，夹角为60，合力大小为mg，故轻杆对滑轮作用力大小也为mg，A对；B受到C沿斜面向下的摩擦力大小为mgmgsin mg，C对；对B、C整体而言，B、C受到水平面向左的摩擦力fmgcos mg，B错；水平面对C的支持力大小为FN(mBmC)gmAgsin mg，D对12（2018江西上高县统考）（多选）如图a所示，质量为m的半球体静止在倾角为的平板上，当从0缓慢增大到90的过程中，半球体所受摩擦力Ff与的关系如图b所示，已知半球体始终没有脱离平板，半球体与平板间的动摩擦因数为，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，重力加速度为g，则()图a图bAOq段图象可能是直线Bq段图象可能是直线Cq Dp【答案】CD13(2018山东临沂高三上学期期中)如图所示，质量分别为mA和mB的物体A和B相对静止，以共同的速度沿倾角为的固定斜面匀速下滑，则下列说法错误的是()AA、B之间的动摩擦因数小于B与斜面之间的动摩擦因数BB受到的摩擦力的合力大小为mBgsin CA受到的静摩擦力的大小为mAgsin D取走A物体后，B物体仍将匀速下滑【答案】A14.(2018烟台一模)如图所示，斜面上放有两个完全相同的物体a、b，两物体间用一根细线连接，在细线的中点加一与斜面垂直的拉力F，使两物体均处于静止状态则下列说法正确的是() Aa、b两物体的受力个数一定相同Ba、b两物体对斜面的压力相同Ca、b两物体受到的摩擦力大小一定相等D当逐渐增大拉力F时，物体b先开始滑动【答案】B【解析】对a、b进行受力分析，如图所示b物体处于静止状态，当细线沿斜面向上的分量与重力沿斜面向下的分量相等时，摩擦力为零，所以b可能只受3个力作用，而a物体必定受到摩擦力作用，肯定受4个力作用，故A错误；a、b两个物体，垂直于斜面方向受力都平衡，则有：FNFTsin mgcos ，解得：FNmgcos FTsin ，则a、b两物体对斜面的压力相同，故B正确；根据对A项的分析可知，b的摩擦力可以为零，而a的摩擦力一定不为零，故C错误；对a沿斜面方向有：FTcos mgsin Ffa，对b沿斜面方向有：FTcos mgsin Ffb，正压力相等，所以最大静摩擦力相等，则a先达到最大静摩擦力，先滑动，故D错误15.(2018衡水模拟)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点上悬挂一个质量为m的重物，为使CD绳保持水平，在D点上可施加的力的最小值为() Amg BmgC.mg Dmg【答案】C16.如图所示，质量分布均匀的细棒中心为O点，O1为光滑铰链，O2为光滑定滑轮，O与O2由一根轻质细绳连接，水平外力F作用于细绳的一端用N表示铰链对杆的作用力，现在水平外力F作用下，从缓慢减小到0的过程中，下列说法正确的是() AF逐渐变小，N大小不变BF逐渐变小，N逐渐变大CF先变小再变大，N逐渐变小DF先变小再变大，N逐渐变大【答案】A【解析】如图所示，力三角形(FNG)与几何三角形(O2OO1)相似，则有，因为O2O1、OO1长度不变，故N大小不变，OO2长度变短，故F变小故选A项17. （2016新课标，T17）如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上；一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为m的小球。在a和b之间的细线上悬挂一小物块。平衡时，a、b间的距离恰好等于圆弧的半径。不计所有摩擦。小物块的质量为()A. B.m Cm D2m【答案】C18. （2018山东烟台高三上学期期中）（多选）如图所示，质量为M的半球形物体A和质量为m的球形物体B紧靠着放在倾角为的固定斜面上，并处于静止状态B球表面光滑，已知重力加速度为g.则关于物体受力情况的判断正确的是() A物体A受到3个力的作用B物体B对物体A的压力大于mgsin C物体B对斜面的压力等于mgcos D物体A对斜面的摩擦力等于(Mm)gsin 【答案】BD19.（2017天津卷，T8）（多选）如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是() A绳的右端上移到b，绳子拉力不变B将杆N向右移一些，绳子拉力变大C绳的两端高度差越小，绳子拉力越小D若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移【答案】AB【解析】设绳长为l，两杆间距离为d，选O点为研究对象，因aOb为同一根绳，故aO、bO对O点的拉力大小相等，因此平衡时aO、bO与水平方向的夹角相等，设为.对于O点受力情况如图所示，根据平衡条件，得2Tsin mg，而sin ，所以T.由以上各式可知，当l、d不变时，不变，故换挂质量更大的衣服时，悬挂点不变，选项D错误若衣服质量不变，改变b的位置或绳两端的高度差，绳子拉力不变，选项A正确，选项C错误当N杆向右移一些时，d变大，则T变大，选项B正确20.（2016课标卷，T19）（多选）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若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，则() 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】BD21.(2014课标卷，T17)如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)与稳定在竖直位置时相比，小球的高度() A一定升高B一定降低C保持不变D升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定【答案】A【解析】22(2013课标卷，T15)如图，在固定斜面上的一物块受到一外力F的作用，F平行于斜面向上若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2(F20)由此可求出() A物块的质量B斜面的倾角C物块与斜面间的最大静摩擦力D物块对斜面的正压力【答案】C【解析】物块受与斜面平行的外力F作用，而在斜面上静止，此时摩擦力的大小和方向将随F的变化而变化设斜面倾角为，由平衡条件F1mgsin Ffmax0，F2mgsin Ffmax0，解得Ffmax，故选项C正确24.如图所示，一质量为m1的光滑小球夹在竖直墙面和倾角为的斜块之间，斜块质量为m2、斜块与水平地面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两者始终保持静止下列说法正确的是() A斜块对球的作用力为m1gcos B地面对斜块的摩擦力为(m1m2)gC减小m1，地面对斜块的摩擦力一定减小D减小m1，墙面对球的作用力一定增大【答案】C25.如图所示，用完全相同的轻弹簧A、B、C将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧A与竖直方向的夹角为30，弹簧C水平，则弹簧A、C的伸长量之比为() A.4B4C12 D21【答案】D【解析】解法一：隔离法分别对两小球受力分析，如图甲所示FAsin 30FBsin 0FBsin FC0，FBFB得FA2FC，即弹簧A、C的伸长量之比为21，选项D正确解法二：整体法将两球作为一个整体，进行受力分析，如图乙所示由平衡条件知：，即FA2FC又FAFA，则FA2FC，即弹簧A、C的伸长量之比为21，故选项D正确26(多选)如图所示，小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球B用水平轻弹簧拉着系于竖直板上