优化探究高考物理一轮复习 2.3受力分析 共点力的平衡知能检测.doc

2.3受力分析 共点力的平衡随堂演练1叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技如图所示为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重量均为g，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚对水平地面的压力约为()a.gb.gc.g d.g解析：上面的人的两只脚分别给中间的人的作用力为，中间的左、右边的人的每一只脚的作用力为g，故下面的正中间的人背部受到的作用力为ggg，每一只脚对地面的压力为g，c对答案：c2(2013年高考重庆理综)如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为g，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()agbgsin cgcos dgtan 解析：因人静躺在椅子上，由二力平衡可知椅子各部分对人的作用力的合力大小为g，方向竖直向上答案：a3(2014年亳州模拟)如图所示为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登，由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的o点，运动员的质量为60 kg，运动员双手臂所能承受的拉力不能超过540 n此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53，则此时行囊的质量不能超过(设手、脚受到的作用力均通过重心o，g取10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6)()a60 kg b50 kgc40 kg d30 kg解析：该题考查了力的分解及共点力平衡问题由力的分解可知(mm)gcos 53540，解得m30 kg，d选项正确答案：d4如图所示，两根等长的绳子ab和bc吊一重物静止，两根绳子与水平方向夹角均为60.现保持绳子ab与水平方向的夹角不变，将绳子bc逐渐缓慢地变化到沿水平方向，在这一过程中，绳子bc的拉力变化情况是()a增大 b先减小后增大c减小 d先增大后减小解析：解法一：对力的处理(求合力)采用合成法，应用合力为零求解时采用图解法(画动态平行四边形法)作出力的平行四边形，如图甲所示由图可看出，fbc先减小后增大解法二：对力的处理(求合力)采用正交分解法，应用合力为零求解时采用解析法如图乙所示，将fab、fbc分别沿水平方向和竖直方向分解，由两方向合力为零分别列出方程：fabcos60fbcsin ，fabsin60fbccos fb，联立解得fbcsin(30)fb/2，显然，当60时，fbc最小，故当增大时，fbc先减小后增大答案：b限时检测(时间：45分钟，满分：100分)命题报告教师用书独具知识点题号受力分析3、4整体法、隔离法的应用2、8共点力的平衡1、6、7、11正交分解法的应用10物体的动态平衡问题5、9临界、极值问题12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1(2014年滁州质检)滑滑梯是小孩子很喜欢的娱乐活动如图所示，一个小孩正在滑梯上匀速下滑，则()a小孩所受的重力与小孩所受的弹力大小相等b小孩所受的重力与小孩所受的摩擦力大小相等c小孩所受的弹力和摩擦力的合力与小孩所受的重力大小相等d小孩所受的重力和弹力的合力大于小孩所受的摩擦力解析：小孩在滑梯上受力如图所示，设滑梯斜面倾角为，则fnmgcos ，ffmgsin ，所以a、b错误；小孩在重力、弹力和摩擦力三个力作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与等三个力大小相等，方向相反，故c正确，d错误答案：c2(2014年安庆模拟)如图所示，a、b两木块放在水平面上，它们之间用细线相连，两次连接情况中细线倾斜方向不同但倾角一样，两木块与水平面间的动摩擦因数相同先后用水平力f1和f2拉着a、b一起匀速运动，则()af1f2bf1f2cft1ft2 dft1ft2解析：取a、b为一整体，由水平方向合力为零可得，f1f2(mamb)g，a错误，b正确；隔离物体a可求得：ft1cos (magft1sin )，ft2cos (magft2sin )，比较可得：ft1ft2，c、d错误答案：b3(2014年铜陵模拟)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱，其中第3、4块固定在地基上，第1、2块间的接触面是竖直的，每块石块的两个侧面间所夹的圆心角均为30.假设石块间的摩擦力可以忽略不计，则第1、2块石块间的作用力f1和第1、3块石块间的作用力f2的大小之比为()a12 b.2c.3 d.1解析：以第1块石块为研究对象，受力分析如图所示，石块静止，则f1f2cos 30，cos 30，故b正确答案：b4(2013 年高考广东理综改编)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()ap向下滑动bp静止不动cp所受的合外力增大dp与斜面间的静摩擦力不变解析：p静止在斜面上时沿斜面方向有：mgsin ffmgcos ，即sin cos ，当把物体q放在p上时、均不变，故p仍将保持静止，且合外力为零，则a、c均错，b项正确由ffmgsin 知，当m变大时ff将随之变大，d项错误答案：b5(2014年合肥一模)重为g的两个完全相同的小球，与水平面的动摩擦因数均为.竖直向上的较小的力f作用在连接两球轻绳的中点，绳间的夹角60，如图所示缓慢增大f，到两球刚要运动的过程中，下列说法正确的是()a地面对球的支持力变大，摩擦力变大b地面对球的支持力变小，摩擦力变小c球刚开始运动时，地面对球没有支持力d球刚开始运动时，球受到的摩擦力最大解析：先用整体法，将两小球看做一整体，f增大，则地面对小球的支持力减小，但不会减为零，a、c错；再用隔离法，取左边的小球为研究对象，因为f增大，绳子的拉力ft增大，那么ft在水平面上的分量增大，所以地面对小球的摩擦力增大，b错，选d.答案：d6(2014年六安模拟)如图所示，一物块a放在固定于水平地面上的斜面体b上，处于静止状态现用力f沿不同方向作用在a上，物块a始终保持静止则物块a受到的摩擦力一定增大且数值最小的是()解析：设斜面倾角为，对a项，开始时静摩擦力方向向上，有静摩擦力ffmgsin ，施加f后，若静摩擦力方向仍向上，则fffmgsin ，得ffmgsin f，可知物块a受到的静摩擦力减小；对c项，施加力f后，若静摩擦力方向向上，则静摩擦力ffmgsin fcos ，物块a受到的静摩擦力减小；对b项，施加力f后，静摩擦力ff1mgsin f，物块a受到的静摩擦力增大；对d项，施加力f后，静摩擦力ff2(mgf)sin ，物块a受到的静摩擦力增大，经过比较可知ff2ff1，d项符合题意答案：d7.如图所示，重50 n的物体a放在倾角为37的粗糙斜面上，有一根原长为10 cm，劲度系数为800 n/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14 cm，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20 n，当弹簧的长度仍为14 cm时，测力计的读数不可能为()a10 n b20 nc40 n d0 n解析：a在斜面上处于静止状态时合力为零，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，fmgsin 37ffmk(ll0)，f22 n，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0f22 n，故选c.答案：c8(2012年高考山东理综改编)如图所示，两相同轻质硬杆oo1、oo2可绕其两端垂直纸面的水平轴o、o1、o2转动，在o点悬挂一重物m，将两相同木块m紧压在竖直挡板上，此时整个系统保持静止ff表示木块与挡板间摩擦力的大小，fn表示木块与挡板间正压力的大小若挡板间的距离稍许增大后，系统仍静止且o1、o2始终等高，则()aff变小 bff变大cfn变小 dfn变大解析：对o点受力分析可知，杆中弹力f1杆对木块m的压力可分解为水平分量f3f2sin f1sin tan 竖直分量f4f2cos ；当挡板间距离变大时，变大，f3变大，木块对挡板的弹力fn变大；f4为定值，ff大小不变正确选项为d .答案：d9(2013年高考天津理综)如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于o点现用水平力f缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是()afn保持不变，ft不断增大bfn不断增大，ft不断减小cfn保持不变，ft先增大后减小dfn不断增大，ft先减小后增大解析：用水平力f缓慢推动斜面体时，小球受重力、绳的拉力ft和垂直于斜面的支持力fn，在斜面体缓慢移动过程中fn方向不变，由三力平衡知其动态变化如图所示，ft先减小后增大，fn逐渐增大答案：d10如图所示，a、b都是重物，a被绕过小滑轮p的细线悬挂，b放在粗糙的水平桌面上滑轮p被一根斜短线系于天花板上的o点，o是三根细线的结点，细线bo水平拉着物体b，co沿竖直方向拉着弹簧弹簧、细线、小滑轮的重力不计，细线与滑轮之间的摩擦力可忽略，整个装置处于静止状态若悬挂小滑轮的斜线中的拉力是f20 n，coa120，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是()a弹簧的弹力为20 nb重物a的质量为2 kgc桌面对物体b的摩擦力为10 nd细线op与竖直方向的夹角为60解析：选取滑轮作为研究对象，滑轮两侧细线的夹角为60，设滑轮两侧细线中拉力为fa，则有famag，f2facos 3020 n，联立解得重物a的质量为ma2 kg，fa20 n，选项b正确；将oa中的拉力fa沿水平方向和竖直方向分解，由平衡条件得facos 30fb，fasin 30fc，解得弹簧的弹力为fc10 n，选项a错误；细线ob中拉力fb10 n，对物体b由平衡条件得桌面对物体b的摩擦力为10 n，选项c错误；细线op的方向在滑轮两侧细线夹角的平分线上，与竖直方向的夹角为30，选项d错误答案：b二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11.(15分)如图所示，轻杆bc的c点用光滑铰链与墙壁固定，杆的b点通过水平细绳ab使杆与竖直墙壁保持30的夹角若在b点悬挂一个定滑轮(不计重力)，某人用它匀速地提起重物已知重物的质量m30 kg，人的质量m50 kg，g取10 m/s2.试求：(1)此时地面对人的支持力的大小；(2)轻杆bc和绳ab所受力的大小解析：(1)因匀速提起重物，则ftmg，即绳对人的拉力为mg，所以地面对人的支持力为：fnmgmg(5030)10 n200 n，方向竖直向上(2)定滑轮对b点的拉力方向竖直向下，大小为2mg，杆对b点的弹力方向沿杆的方向，如图所示，由共点力平衡条件得：fab2mgtan 3023010 n200 nfbcn400 n.答案：(1)200 n(2)400 n200 n12.(15分)一个底面粗糙、质量为m的劈放在粗糙的水平面上，劈的斜面光滑且与水平面成30角；现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球，小球放在斜面上，小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为30，如图所示，试求：(1)当劈静止时绳子的拉力大小(2)若地面对劈的最大静摩擦力等