2017届高考物理第一轮总复习知识点配套练习题10

第3讲受力分析共点力的平衡一、选择题(每小题6分,共60分)1.(2015·安徽名校联考)如图所示,用平行于斜面体A的轻质弹簧将物块P拴接在挡板B上,在物块P上施加沿斜面向上的推力F,整个系统处于静止状态。下列说法正确的是 (C)A.物块P与斜面之间一定存在摩擦力B.弹簧的弹力一定沿斜面向下C.地面对斜面体A的摩擦力水平向左D.若增大推力则弹簧弹力一定减小【解析】对物块P受力分析可知,若推力F与弹簧弹力的合力平衡了物块重力沿斜面向下的分力,则无摩擦力,A项错误;弹簧处于拉伸或压缩状态时物块P均可能保持静止,B项错误;由整体法可知地面对斜面体A的静摩擦力平衡了推力F水平向右的分力,C项正确;增大推力F,若物块保持静止则弹簧的弹力不变,D项错误。2.(2015·山西四校联考)如图所示,在通过光滑定滑轮的拉力F作用下,小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动,在此过程中,小球受到的拉力F和支持力FN的大小变化是 (A)A.F增大,FN减小 B.F和FN均减小C.F和FN均增大 D.F减小,FN不变【解析】设斜面倾角为α,拉小球的力与斜面的夹角为β,对小球由平衡条件得mgsinα=Fcosβ,Fsinβ+FN=mgcosα;小球A沿光滑的斜面缓慢地向上移动,夹角β增大,则F增大,FN减小,故A项正确。3.(2015·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点上可施加力的最小值为 (C)A.mg B.mg C.mg D.mg【解析】对C点进行受力分析,由平衡条件可知,绳CD对C点的拉力FCD=mgtan30°,对D点进行受力分析,如图所示,绳CD对D点的拉力F2=FCD=mgtan30°,故F2是恒力,F1方向一定,则F1与F3的合力与F2等值反向,如图所示,由图知当F3垂直于绳BD时,F3最小,由几何关系可知,F3=FCDsin60°=mg,C项正确。4.如图所示,左侧是倾角为60°的斜面、右侧是圆弧面的物体固定在水平地面上,圆弧面底端的切线水平,一根两端分别系有质量为m1、m2小球的轻绳跨过其顶点上的小滑轮。当它们处于平衡状态时,连接m2小球轻绳与水平线的夹角为60°,不计一切摩擦,两小球可视为质点。两小球的质量之比m1∶m2等于 (B)A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.3∶4【解析】设轻绳的张力为F,圆弧面对m2的弹力为FN,由对称性可知,FN=F,由于m1、m2均静止,由平衡条件可得F=m1gsin60°,Fcos30°+FNcos30°=m2g,联立解得,B项正确。5.如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把竖直挡板由竖直位置缓慢绕O点转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力F1和球对斜面的压力F2的变化情况是 (B)A.F1先增大后减小,F2一直减小B.F1先减小后增大,F2一直减小C.F1和F2都一直减小D.F1和F2都一直增大【解析】小球受力如图甲所示,因挡板是缓慢移动,所以小球处于动态平衡状态,在移动过程中,此三力(重力G、斜面的支持力FN、挡板的弹力F)组合成一矢量三角形的变化情况如图乙所示(重力大小方向均不变,斜面对其支持力方向始终不变),由图可知此过程中斜面对小球的支持力不断减小,挡板对小球的弹力先减小后增大,再由牛顿第三定律知B项正确。6.如图所示,AO、BO和CO是材料完全一样的三段轻绳,其中AO与BO垂直,BO与竖直方向的夹角为θ=30°,当不断增大重物的质量时,则 (C)A.AO绳先断 B.BO绳先断C.CO绳先断 D.三段绳同时断【解析】O点受CO、AO、BO绳的拉力FTCO、FTAO、FTBO的作用而处于静止状态,三力的合力等于零。FTAO与FTBO的合力大小等于FTCO。如图所示,其中FTCO=mg。由图可知FTCO最大,当物体质量增加时,三个力方向不变,大小均增大,最大的力FTCO增加量最大,由于三段绳子材料相同,最先断裂的将是CO绳,C项正确。7.(2015·徐州模拟)(多选)如图所示,一个质量为m的滑块静止置于倾角为30°的粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上,弹簧与竖直方向的夹角为30°。则 (AD)A.滑块可能受到3个力作用B.弹簧一定处于压缩状态C.斜面对滑块的支持力大小可能为零D.斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg【解析】假设没有弹簧并且斜面足够粗糙,滑块也可能静止在题图所示位置,所以弹簧可能处于原长状态,此时滑块受到3个力的作用,A项正确,B项错误;如果斜面对滑块的支持力大小为零,那么斜面与滑块之间肯定没有摩擦力,滑块只受到竖直向下的重力和沿弹簧方向的拉力,二力不可能平衡,所以斜面对滑块的支持力大小不可能为零,C项错误;根据滑块沿斜面方向上的平衡条件可知,斜面对滑块的摩擦力大小一定等于mg,D项正确。8.(2016·湖北汉川一中月考)(多选)如图所示,甲、乙两物体用压缩的轻质弹簧连接静置于倾角为θ的粗糙斜面体上,斜面体始终保持静止,则下列判断正确的是 (CD)A.物体甲一定受到4个力的作用B.物体甲所受的摩擦力方向一定沿斜面向下C.物体乙所受的摩擦力不可能为零D.水平面对斜面体无摩擦力作用【解析】若压缩的弹簧对甲向上的弹力大小恰好等于m甲gsinθ,则甲只受三个力作用,A、B项错误;因弹簧对乙有沿斜面向下的弹力,乙的重力也有沿斜面向下的分力,故乙一定具有向下运动的趋势,乙一定受沿斜面向上的摩擦力作用,C项正确;取甲、乙和斜面为一整体进行受力分析,由水平方向合力为零可得,水平面对斜面体无摩擦力作用,D项正确。9.(2015·青岛期中检测)(多选)如图所示,质量为m的木块静止放在半径为R的半球体上,半球体与木块均处于静止状态,已知木块与半球体间的动摩擦因数为μ,木块与球心的连线与水平地面的夹角为θ,则下列说法正确的是 (BC)A.地面对半球体的摩擦力方向水平向左B.木块对半球体的压力大小为mgsinθC.木块所受摩擦力大小为mgcosθD.木块所受摩擦力大小为μmgcosθ【解析】以木块和球体整体为研究对象,整体处于静止状态,而水平方向不受外力,故半球体不受地面的摩擦力,故A项错误;对木块受力分析,木块受到重力、支持力及摩擦力,三力作用下木块处于平衡状态,则合力为零,木块对球面的压力为mgsinθ,故B项正确;木块受到的摩擦力沿切线方向,沿切线方向重力的分力与摩擦力大小相等,即Ff=mgcosθ,故D项错误,C项正确。10.(2015·山东淄博五中质检)(多选)如图所示,光滑的夹角为θ=30°的三角杆水平放置,两小球A、B分别穿在两个杆上,两球之间有一根轻绳相连,现在用力将小球B缓慢拉动,直到轻绳被拉直时,测出拉力F=10N,则此时关于两个小球受到的力的说法正确的是(小球重力不计)(AB)A.小球A受到杆对A的弹力、绳子的张力B.小球A受到的杆的弹力大小为20NC.此时绳子与穿有A球的杆垂直,绳子张力大小为ND.小球B受到杆的弹力大小为N【解析】因杆光滑,小球重力不计,故当轻绳被拉直时,小球A在水平方向仅受杆的弹力FN2和绳子的张力FT两个力作用,且有FN2=FT,A项正确;小球B受三个力处于平衡状态,将拉力FT正交分解,由平衡条件得FTcos60°=F,FTsin60°=FN1,解得FN1=10N,FN2=FT=20N,B项正确,C、D项错误。二、计算题(每小题20分,共40分)11.如图所示,质量为M的正方形空木箱放置在粗糙水平面上,沿空木箱对角线有一光滑细轨道,轨道与水平方向间的夹角为45°。轨道上有一质量为m的物体沿轨道自由下滑,木箱始终静止在水平面上,求物体下滑的过程中:(1)轨道对物体的弹力大小;(8分)(2)地面对木箱的摩擦力的大小和方向。(12分)解:(1)以物体为研究对象,垂直轨道方向有FN=mgcos45°解得轨道对物体的弹力大小FN=mg(2)以木箱为研究对象,受力如图所示。由牛顿第三定律有F'N=FN在水平方向上有Ff=F'Nsin45°解得Ff=mg,方向向左。12.重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ,一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动,则此最小作用力的大小和方向应如何?解:木块在运动过程中受摩擦力作用,要减小摩擦力,应使作用力F斜向上,设当F斜向上与水平方向的夹角为α时,F的值最小。木块受力分析如图所示。由平衡条件知Fcosα-μFN=0Fsinα+FN-G=0解上述二式得F=令tanφ=μ则sinφ=cosφ=可得F=可知当α=φ时,F有最小值,即Fmin=此时tanα=μ,即α=arctanμ沁园春·雪<毛泽东>北国风光，千里冰封，万里雪飘。望长