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文档简介
1、专题02 力与物体的平衡(测)【满分:110分 时间:90分钟】一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分。在每小题给出的四个选项中, 18题只有一项符合题目要求; 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。)1如图所示,ab、bd为两段轻绳,其中bd段水平,bc为处于伸长状态的轻质弹簧,且ab和cb与竖直方向的夹角均为45°,现将bd绳绕b点缓慢向上转动,保持b点不动,则在转动过程中作用于bd绳的拉力f的变化情况是: ( ) a变大 b变小 c先变大后变小 d先变小后变大【答案】b【解析】【名师点睛】有关力的动态平衡问题的处理方法,可
2、以分三种方法,即解析法、图解法、三角形相似法。解析法适用于列出平衡方程,根据题目中条件的变化即可由解析式分析判断的类型;图解法适用于三力平衡,其中一个力为恒力,第二个力方向不变,大小可能变化,由于第三个力方向的变化而引起的力的大小变化问题;相似三角形法适用于物体所受的三个力中,一个力大小、方向不变,其它二个力的方向均发生变化,且三个力中没有二力保持垂直关系,但可以找到力构成的矢量三角形相似的几何三角形的问题。2如图所示,绳与杆均不计重力,承受力的最大值一定。a端用铰链固定,滑轮o在a点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略),b端挂一重物p,现施加拉力t将b缓慢上拉(绳和杆均未断),在杆达到竖直前 :
3、 ( ) a绳子越来越容易断 b绳子越来越不容易断 c杆越来越容易断 d杆越来越不容易断【答案】b【名师点睛】考查了力的动态分析,本题涉及非直角三角形的力平衡问题,采用三角形相似,得到力与三角形边长的关系,再分析力的变化,是常用的方法。3图所示,一根铁链一端用细绳悬挂于a点,为了测量这个铁链的质量,在铁链的下端用一根细绳系一质量为m的小球,待整个装置稳定后,测得两细绳与竖直方向的夹角为和,若,则铁链的质量为: ( ) a、 b、 c、 d、【答案】b【解析】对小球进行受力分析,受重力、拉力和细线的拉力,由平衡条件得:,对铁链和小球整体进行受力分析,受重力、细线的拉力t、已知力f,由平衡条件得:
4、 ,联立解得:,故选项b正确。【名师点睛】先对小球受力分析,再对小球和铁链整体受力分析,然后分别根据共点力平衡条件列式即可联立求解即可。4如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上,物块与斜面之间的动摩擦因数为,若滑块与斜面之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则: ( ) a将滑块由静止释放,如果tan,滑块将下滑b给滑块沿斜面向下的初速度,如果tan,滑块将减速下滑c用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果=tan,拉力大小应是2mgsind用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果=tan,拉力大小应是mgsin【答案】c【名师点睛】解决本题的关键能够正确地
5、受力分析,会根据物体的受力判断物体的运动规律;注意满足=tan时,滑动摩擦力与重力的沿斜面向下的分量相等5如图所示,一箱苹果沿着倾角为的斜面,以速度v匀速下滑 在箱子的中央有一个质量为m的苹果,它受到周围苹果对它的作用力的方向: ( ) a沿斜面向上 b沿斜面向下 c竖直向上 d垂直斜面向上【答案】c【解析】这个质量为m的苹果是匀速下滑的,这说明受力平衡,它自身受到的重力竖直向下,大小为mg,以及来自下面苹果和周围苹果传来的力,说明周围苹果对它的合力与重力的大小相等方向相反,所以周围苹果对它的作用力大小为mg,方向竖直向上故选c【名师点睛】从题目来看好像是很多的苹果,会有很多的力产生,但应用整
6、体法,问题就简单了,就和水平面上放的物体一样了。6如图所示,有一质量不计的杆ao,长为r,可绕a自由转动;用绳在o点悬挂一个重为g的物体,另一根绳一端系在o点,另一端系在圆弧形墙壁上的c点当点c由图示位置逐渐向上沿圆弧cb移动过程中(保持oa与地面夹角不变),oc绳所受拉力的大小变化情况是: ( ) a逐渐减小 b逐渐增大 c先减小后增大 d先增大后减小【答案】c【名师点睛】本题利用了图示法解题,解题时要注意找出不变的量作为对角线,从而由平行四边形可得出拉力的变化。7如图所示,某钢制工件上开有一个楔形凹槽,凹槽的截面是一个直角三角形abc,cab=30°,abc=90°,a
7、cb=60°,在凹槽中放有一个光滑的金属球,当金属球静止时,金属球对凹槽的ab边的压力为,对bc边 的压力为,则的值为: ( ) a、 b、 c、 d、【答案】b【解析】金属球受到的重力产生两个作用效果,压ab面和压bc面,作图如下:对ab面的压力等于分力,对bc面的压力等于分力;故,b正确【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,则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,8a、b两个质量相同的球用线连接,a球用线挂在天花板上,b球放在光滑斜面
8、上,系统保持静止,以下图示哪个是正确的: ( ) 【答案】b【名师点睛】此题考查了物体的平衡问题;解题时要通过对物体受力分析,分析各个力的方向,在根据力的平衡条件判断力的可能的方向.9如图所示,质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上,在圆环的最高点有一个光滑小孔,一根轻绳的下端系着小球,上端穿过小孔用力拉住,开始时绳与竖直方向夹角为小球处于静止状态,现缓慢拉动轻绳,使小球沿光滑圆环上升一小段距离,则下列关系正确的是: ( ) a绳与竖直方向的夹角为时,f=2mgcosb小球沿光滑圆环上升过程中,轻绳拉力逐渐增大c小球沿光滑圆环上升过程中,小球所受支持力逐渐增大d小球沿光滑圆环上升过程中,小球所
9、受支持力大小不变【答案】ad【解析】对小球受力分析,小球受到重力mg、轻绳的拉力f和圆环的弹力n,如图,根据平衡条件可知:【名师点睛】此题是对物体的平衡问题的考查;相似三角形法在处理共点力的动态平衡时较为常见,当无法找到直角三角形时,应考虑应用此法。10如图所示,一光滑半圆环竖直固定于粗糙的木板上,圆心为o1,小球a穿套在环左侧最低点,并由轻绳通过光滑的小滑轮o与小球b相连,b右侧细线水平,o点在环心o1的正上方,oa与竖直方向成30°角,oaob,两球均处于静止状态,小球a恰好对木板没有力的作用。若对b施加一外力f,使小球a缓慢运动到o点正下方的过程中,木板始终静止则下列说法正确的
10、是: ( ) aa、b两球的质量之比为 boa细线拉力逐渐变大c地面对木板的摩擦力逐渐变小 d地面对木板支持力逐渐变小【答案】ac【解析】试题分析:a、对a分析,如图所示:【名师点睛】该题涉及两个物体的平衡问题,解决本题的关键能够正确地受力分析,运用共点力平衡进行求解,必要时采用整体法更简洁.11如图所示,质量为m的斜面体a置于粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为m的小球b置于斜面上,整个系统处于静止状态已知斜面倾角30°,轻绳与斜面平行且另一端固定在竖直墙面上,不计小球与斜面间的摩擦,则: ( ) a斜面体对小球的作用力大小为mgb轻绳对小球的作用力大小为c斜面体对水平面的压力大小为d斜
11、面体与水平面间的摩擦力大小为【答案】bd【解析】以小球为研究对象受力分析,根据平衡条件,垂直斜面方向:,故a错误,平行斜面方向:故b正确;以斜面体和小球整体为研究对象受力分析,竖直方向:,故c错误;水平方向:,故d正确【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,则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12如图所示,两梯形木块a、b叠放在水平地面上,a、b之间的接触面倾斜连接a与天花板之间的细绳沿竖直方向关于两木块的受力,下列说法不正确的: ( ) aa、b
12、之间一定存在摩擦力作用 b木块a可能受三个力作用c木块b可能受到地面的摩擦力作用 db受到地面的支持力一定大于木块b的重力【答案】abd【解析】【名师点睛】本题考查共点力的平衡及受力分析,解题关键在于能明确物体受力的各种可能性,从而全面分析得出结果。二、非选择题(本大题共4小题,第13、14题每题10分;第15、16题每题15分;共50分)13(10分) 如图所示,有5000个质量均为m的小球,将它们用长度相等的轻绳依次连接,再将其左端用细绳固定在天花板上,右端施加一水平力使全部小球静止。若连接天花板的细绳与水平方向的夹角为450,第2011个小球与2012个小球之间的轻绳与水平方向的夹角为,
13、求的正切值。 【答案】【解析】【名师点睛】本题的解题关键是选择研究对象,采用整体法与隔离法相结合进行研究,用质点代替物体,作图简单方便。14(10分)如图所示,光滑金属球的重力g=40n它的左侧紧靠与水平方向呈53°的斜坡,右侧置于倾角 =37°的斜面体上已知斜面体处于水平地面上保持静止状态, sin 37°=0.6,cos 37°=0.8求:(1)斜坡对金属球的弹力大小;(2)斜面体对水平地面的摩擦力的大小和方向【答案】(1)(2)19.2n,方向水平向右【解析】(1)取小球为研究对象进行受力分析如图所示:由于小球处于静止状态,其中g和与的合力大小相等
14、,方向相反所以:【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,则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,15(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)地面对劈的支持力大小(3)若地面对劈的最大静摩擦力等于地面对劈支持力的k倍,为使整个系统静止,k
15、值必须满足什么条件?【答案】(1)(2)(3)【解析】【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,则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,16(15分)如图甲所示,细绳ad跨过固定的水平轻杆bc右端的光滑定滑轮挂住一个质量为m1的物体,acb30°;图乙中轻杆hg一端用铰链固定在竖直墙上,另一端g通过细绳eg拉住,eg与水平方向也成30°,轻杆的g点用细绳gf拉住一个质量为m2的物体,求:(1)细绳ac段的张力ftac与细绳eg的张力fteg之比;(2)轻杆bc对c端的支持力;(3)轻杆hg对g端的
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