（江苏专用版）高考物理大一轮复习 第二章 第3讲 受力分析 共点力的平衡精练-人教版高三物理试题

第3讲受力分析共点力的平衡一、单项选择题1.(2018南京、盐城一模)质量为m的物块沿着倾角为θ的粗糙斜面匀速下滑,物块与斜面间的动摩擦因数为μ。斜面对物块的作用力是()A.大小mg,方向竖直向上 B.大小mgcosθ,方向垂直斜面向上C.大小mgsinθ,方向沿着斜面向上 D.大小μmgcosθ,方向沿着斜面向上答案A对物块进行受力分析:重力G,斜面对物块的支持力N,摩擦力f,斜面对物块的作用力即支持力与摩擦力的合力,由于物块匀速下滑,所以支持力与摩擦力的合力应与重力等大反向,故A项正确。2.(2018南通中学期中)如图所示,光滑斜面的倾角为θ=37°,一个可以看成质点的小球在细线的拉力作用下静止在斜面上,细线与斜面间的夹角也为37°,若小球的重力为G,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则手对细线的拉力等于()A.G B.G2 C.3G4答案C球受重力、拉力和支持力,处于平衡状态,受力分析如图所示,由几何关系可知,F与竖直方向之间的夹角:α=90°-37°-37°=16°,则在水平方向:Fsinα=FN·sin37°,竖直方向:Fcosα+FNcos37°=G,联立得:F=3G3.(2019启东中学月考)如图所示,用轻杆拴接同种材料制成的a、b两物体,它们沿斜面向下做匀速运动。关于a、b的受力情况,下列说法中正确的是()A.a受三个力作用,b受四个力作用 B.a受四个力作用,b受三个力作用C.a、b均受三个力作用 D.a、b均受四个力作用答案C对a、b和轻杆组成的整体分析,根据平衡条件有Mgsinθ=μMgcosθ,解得μ=tanθ,再隔离对a分析,假设受到拉力,有mgsinθ=FT+μmgcosθ,解得FT=0,所以轻杆无拉力,a、b均受三个力,即重力、支持力和摩擦力,选项C正确,A、B、D错误。4.(2018淮安、宿迁质检)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于竖直墙壁上,今用水平向右的拉力F拉动绳的中点O至图示位置。用T表示绳OA段拉力的大小,在拉力F由图示位置逆时针缓慢转过90°的过程中,始终保持O点位置不动,则()A.F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变小 B.F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变大C.F先逐渐变大后逐渐变小,T逐渐变小 D.F先逐渐变大后逐渐变小,T逐渐变大答案A若保持O点位置不变,将F由水平位置绕O点逆时针缓慢转动90°的过程中,F和AO的拉力的合力始终与mg等大、反向、共线,由平行四边形定则可知,当F竖直时,F拉力最大,最大值Fmax=mg,此时T=0;当F⊥AO时,F最小,则F先逐渐变小后逐渐变大,T逐渐变小,故选A。5.(2018无锡期末)如图,轻质细绳AC、BC系于天花板上,在结点C的下方吊一个重力为G的物体而处于静止状态。下列说法正确的是()A.BC绳和AC绳的拉力大小之比为1∶3B.BC绳和AC绳的拉力大小之和为GC.天花板所受拉力的合力竖直向下D.物体对竖直轻绳的拉力与竖直轻绳对物体的拉力是一对平衡力答案C以C点为研究对象,对其受力分析如图所示,根据平衡条件可知BC绳和AC绳拉力的合力与重力平衡,即BC绳和AC绳拉力的矢量之和为G,方向竖直向上,由相互作用力可知,天花板所受拉力的合力竖直向下,B错误,C正确;根据题意,由几何关系可知,BC绳和AC绳的拉力大小之比为3∶1,A错误;物体对竖直轻绳的拉力与竖直轻绳对物体的拉力是一对相互作用力,D错误。二、多项选择题6.(2019江阴一中月考)如图所示,一个大人拉着载有两个小孩的小车(其拉杆可自由转动)沿水平地面匀速前进,则对小孩和车下列说法正确的是()A.拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力 B.拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小C.拉力与摩擦力的合力方向竖直向上 D.小孩和车所受的合力为零答案CD小孩和车整体受重力、支持力、拉力和摩擦力,根据共点力平衡条件,拉力的水平分力等于小孩和车所受的摩擦力,故A项错误;拉力、摩擦力的合力与重力、支持力的合力平衡,重力、支持力的合力竖直,故拉力与摩擦力的合力方向竖直向上,故B项错误,C项正确;小孩和车做匀速直线运动,故所受的合力为零,故D项正确。7.(2017天津理综)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衣架挂钩为“活结”模型,设衣架悬挂点为o,oa、ob为一根绳,两端拉力相等,设绳aob长为L,M、N的水平距离为d,bo延长线交M于a',如图所示,由几何知识知a'o=ao,sinθ=dL,由平衡条件有2Fcosθ=mg,则F=mg8.(2017苏锡常镇四市调研)如图所示,将长为l的橡皮筋上端O固定在竖直放置的木板上,另一端M通过细线悬挂重物。某同学用水平力F在M处拉住橡皮筋,缓慢拉动M至A点处,松开后,再次用水平力拉M,缓慢将橡皮筋也拉至OA直线上,此时M位于图中的B点处。则下列判断正确的是()A.当M被拉至A点处时,橡皮筋长度OA可能小于lB.当M被分别拉到A、B两点处时,橡皮筋的弹力TA=TBC.当M被分别拉到A、B两点处时,所用水平拉力FA<FBD.上述过程中此橡皮筋的弹力不遵循胡克定律答案BD将M拉至A点时,根据平衡条件可知橡皮筋有拉力,即橡皮筋处于拉伸状态,OA一定大于l,A项错误;由于橡皮筋在A、B两点的弹力都与重力及水平拉力的合力平衡,且橡皮筋弹力的方向不变,即重力与水平拉力合力的方向不变,故两次水平拉力一定相等,两次橡皮筋的弹力也一定相等,而两次橡皮筋的伸长量不同,则此橡皮筋的弹力不遵循胡克定律,B、D项正确,C项错误。9.如图所示,A球被固定在竖直支架上,A球正上方的点O悬有一轻绳拉住B球,两球之间连有轻弹簧,平衡时绳长为L,拉力为T1,弹簧弹力为F1,若将弹簧换成原长相同的劲度系数更小的轻弹簧,再次平衡时绳的拉力为T2,弹簧弹力为F2,则()A.T1>T2 B.T1=T2 C.F1<F2 D.F1>F2答案BD以B球为研究对象,B球受到重力G、弹簧的弹力F和绳子的拉力T,如图所示。B球平衡时,F与T的合力与重力G大小相等、方向相反,即G'=G。根据三角形相似得G'OA=TOB三、非选择题10.(2019启东中学月考)某同学表演魔术时,将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里,然后对着一悬挂的金属小球“指手画脚”,结果小球在他神奇的功力下飘动起来。假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=30°)时,金属小球偏离竖直方向的夹角θ也是30°,如图所示。已知小球的质量为m,该同学(含磁铁)的质量为M,求此时:(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少;(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少。答案(1)33mg(2)Mg+12mg解析(1)对小球受力分析:重力、细线的拉力和磁铁的引力。设细线的拉力和磁铁的引力分别为F1和F2根据平衡条件得在水平方向上F1sin30°=F2sin30°在竖直方向上F1cos30°+F2cos30°=mg解得F1=F2=33(2)以该同学为研究对象,分析受力情况:重力Mg、地面的支持力N、静摩擦力f和小球的引力F2'根据牛顿第三定律有F2'=F2=33根据平衡条件得在水平方向上f=F2'sin30°在竖直方向上N=F2'cos30°+Mg解得N=Mg+12mg,f=311.(2018启东质检)如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,求力F的取值范围。答案sinθ-μ解析因为μ<tanθ,所以当F=0时,物体不能静止。若物体在力F的作用下刚好不下滑,则物体受沿斜面向上的最大静摩擦力,且此时F最小,对物体受力分析,如图甲所示,由平衡条件得:mgsi