2024高考物理一轮复习第2章相互作用专题二共点力的平衡条件和应用课时作业含解析_第1页
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文档简介

PAGE8-专题二共点力的平衡条件和应用1.(多选)如图所示,水平地面上的物体A,在斜向上的拉力F的作用下,向右做匀速运动,则下列说法中正确的是()A.物体A可能只受到三个力的作用B.物体A肯定受到四个力的作用C.物体A受到的滑动摩擦力大小为FcosθD.物体A对水平面的压力大小肯定为FsinθBC2.如图所示,斜面的倾角为30°,物块A、B通过轻绳连接在弹簧测力计的两端,A、B重力分别为10N、6N,整个装置处于静止状态,不计一切摩擦,则弹簧测力计的读数为()A.1N B.5NC.6N D.11NB[对物体A由共点力平衡条件有FT-GAsin30°=0,由牛顿第三定律可知,弹簧测力计的读数为FT=5N。选项B正确。]3.如图所示,静止在水平地面上的木箱,受到一个方向不变的斜向上的拉力F作用。F从零起先渐渐增大,木箱离开地面前,受到的摩擦力将()A.渐渐增大 B.渐渐减小C.先渐渐增大,后又减小 D.先渐渐减小,后又增大C[设F与水平方向的夹角为α。木箱处于静止状态时,依据平衡条件得,木箱所受的静摩擦力为Ff=Fcosα,F增大时,Ff增大;木箱运动时,所受的支持力FN=G-Fsinα,F增大时,FN减小,此时木箱受到的是滑动摩擦力,大小为Ff′=μFN,FN减小,则Ff′小。故C正确。]4.(2024·湖北恩施质检)如图所示,倾角为θ=37°的斜面体放在水平面上,斜面上的一个质量为m的小球用绕过斜面上方定滑轮的细线拉着并处于静止状态。现拉动细线使小球沿斜面对上缓慢移动,斜面体始终处于静止。球与斜面间的动摩擦因数为0.5,当细线与斜面间的夹角α=37°时,细线上的拉力大小为()A.mg B.eq\r(3)mgC.eq\f(10,11)mg D.2eq\r(3)mgC[本题考查正交分解法在动态平衡中的应用。当细线与斜面间的夹角α=37°时,依据力的平衡条件,在沿斜面方向有Fcosα=mgsinθ+μ(mgcosθ-Fsinα),解得F=eq\f(10,11)mg,故选C。]5.(2024·浙江杭州模拟)如图所示,一个“房子”形态的铁制音乐盒静止在水平面上,一个塑料壳里面装有一个圆柱形强磁铁,吸附在“房子”的顶棚斜面,保持静止状态。已知顶棚斜面与水平方向的夹角为θ,塑料壳和磁铁的总质量为m,塑料壳和斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则以下说法正确的是()A.塑料壳对顶棚斜面的压力大小为mgcosθB.顶棚斜面对塑料壳的摩擦力大小肯定为μmgcosθC.顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mgD.磁铁的磁性若瞬间消逝,塑料壳不肯定会往下滑动D[塑料壳和磁铁整体受到重力mg、音乐盒的吸引力F、音乐盒的支持力FN、以及静摩擦力Ff,受力平衡,则在垂直顶棚斜面方向上有FN=mgcosθ+F,沿顶棚斜面方向上有Ff=mgsinθ,由于是静摩擦力,不肯定等于μmgcosθ,故A、B错误;圆柱形强磁铁和塑料壳整体静止,受力平衡,则顶棚斜面对塑料壳的支持力和摩擦力的合力大小等于重力和F的合力,故C错误;磁铁的磁性若瞬间消逝,若mgsinθ≤μmgcosθ,则塑料壳不会往下滑动,故D正确。]6.(2024·山西太原调研)如图所示,轻绳OA一端固定在天花板上,另一端系一光滑的圆环,一根系着物体的轻绳穿过圆环后,另一端固定在墙上B点,且OB处于水平。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动,且OB段的轻绳始终保持水平,则OA、OB段轻绳所受的拉力的大小FTA、FTB的改变状况是()A.FTA增大,FTB不变 B.FTA、FTB均不变C.FTA不变,FTB增大 D.FTA、FTB均减小B[因为圆环光滑,则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小FTC、FTB始终相等,且等于物体的重力。又OB段轻绳始终保持水平,OC段轻绳始终保持竖直,则A点缓慢右移,圆环也随之右移,角θ不变,由平衡条件可知OA段绳上所受的拉力不变。故B项正确。]7.(2024·山东临沂模拟)如图所示,斜面与水平面、斜面与挡板间的夹角均为30°,一小球放置在斜面与挡板之间,挡板对小球的弹力为FN1,斜面对小球的弹力为FN2,以挡板与斜面连接点所形成的水平直线为轴,将挡板从图示位置起先缓慢地转到水平位置,不计摩擦,在此过程中()A.FN1始终减小,FN2始终增大B.FN1始终增大,FN2始终减小C.FN1始终减小,FN2先减小后增大D.FN1先减小后增大,FN2始终减小D[对小球受力分析如图所示,将FN1与FN2合成,其合力与重力等大、反向,挡板转动时,FN2的方向不变,FN1的方向按图中a→b→c的规律改变,为满意平行四边形定则,其大小改变规律为先减小后增大,在挡板与斜面垂直时最小。与此对应,FN2的大小始终减小。故D正确。]8.如图所示,物体A的表面光滑,在水平方向的外力F(方向通过球心)的作用下,物体B紧靠在表面粗糙的竖直墙壁上,A、B始终处于静止状态。则下列说法中正确的是()A.物体B至少受到两个摩擦力的作用B.缓慢增大外力F,物体B受到的摩擦力肯定减小C.缓慢增大外力F,物体A对地面的压力将增大D.缓慢增大外力F,物体B对A的压力可能不变C[物体A表面光滑,所以A、B之间没有摩擦力存在,B最多受到墙壁施加的一个摩擦力作用,选项A错误。隔离A,对A进行受力分析,依据平衡条件可知,B对A的压力的水平分力与外力F平衡,因为B对A的压力的方向不变,所以随着F的增大,B对A的压力增大,选项D错误。在竖直方向上,随着F的增大,B对A的压力的竖直分力增大,故物体A对地面的压力增大,选项C正确。把A、B视为一个整体来进行受力分析,由于B受到的摩擦力的大小和方向无法确定,所以其改变状况也无法确定,选项B错误。]9.(2024·山西吕梁一模)如图所示,倾角为θ的斜面上有质量为m的木块,它们之间的动摩擦因数为μ,现用水平力F推动木块,使木块恰好沿斜面对上做匀速直线运动,斜面始终保持静止。斜面对木块的支持力为FN,斜面对木块的摩擦力为Ff,下列说法错误的是()A.斜面对木块的支持力FN=mgcosθB.斜面对木块的支持力FN=mgcosθ+FsinθC.斜面对木块的摩擦力平行于斜面对下D.斜面对木块的摩擦力Ff=μFNA[对木块受力分析,如图所示,则斜面对木块的支持力FN=mgcosθ+Fsinθ,所以A错,B对。木块沿斜面对上做匀速直线运动,所以斜面对木块的摩擦力平行于斜面对下,所以C对。Ff=μFN,所以D对。本题选A。]10.(多选)如图所示,将一根不行伸长、松软的轻绳两端分别系于A、B两点,一物体用动滑轮悬挂在绳子上,达到平衡时,两段绳子间夹角为θ1,绳子张力为F1;将绳子B端移至C点,等整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为θ2,绳子张力为F2;将绳子B端移至D点,待整个系统达到平衡时,两段绳子间的夹角为θ3,绳子张力为F3,不计摩擦,则()A.θ1=θ2=θ3 B.θ1=θ2<θ3C.F1>F2>F3 D.F1=F2<F3BD[当绳子系于A、B时设绳子结点为O,对其受力分析,如图,依据几何关系,有AOsineq\f(θ1,2)+OBsineq\f(θ1,2)=AC。同理,当绳子右端从B移动到C点时,有AO′sineq\f(θ2,2)+O′Bsineq\f(θ2,2)=AC,绳子长度不变,有AO+OB=AO′+O′B,所以sineq\f(θ1,2)=sineq\f(θ2,2),故θ1=θ2。绳子的结点受重力和两个绳子的拉力,由于绳子夹角不变,依据三力平衡可知,绳子拉力不变,即F1=F2;绳子右端从B移动到D点时,绳子间夹角明显变大,绳子的结点受重力和两个绳子的拉力,再次依据共点力平衡条件可得F1<F3,故θ1=θ2<θ3,F1=F2<F3。]

11.(2024·河南省濮阳市模拟)(多选)如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动,m1在地面,m2在空中。此时,力F与水平方向成θ角,弹簧中弹力大小为F1,弹簧轴线与水平方向的夹角为α,m1受地面的摩擦力大小为Ff,则下列正确的是()A.θ肯定大于α B.θ可能等于αC.F肯定大于F1 D.F肯定大于FfACD[m2受三力平衡:m2g、F、F1,依据平衡条件知,F的水平分力与F1的水平分力大小相等,即:Fx=Fcosθ=F1cosα=Fx1,F的竖直分力比F1的竖直分力大,即:Fy=Fsinθ=F1sinα+m2g=Fy1+m2g,依据F合=eq\r(F\o\al(2,x)+F\o\al(2,y)),Fx=Fx1,Fy>Fy1,所以F>F1,依据tanθ=eq\f(Fy,Fx),tanα=eq\f(Fy1,Fx1),所以θ>α,依据整体法得:Fcosθ=Ff,所以F>Ff故A、C、D正确,B错误。]12.如图所示,小球A、B通过一条细绳跨过定滑轮连接,它们都套在一根竖直杆上。当两球平衡时,连接两球的细绳与水平方向的夹角分别为θ和2θ。假设装置中的各处摩擦均不计,则A、B球的质量之比为()A.2cosθ∶1 B.1∶2cosθC.tanθ∶1 D.1∶2sinθB[对A、B两球受力分析如图所示,由力的平衡条件可知,FT′sinθ=mAg、FTsin2θ=mBg,FT′=FT,解得mA∶mB=sinθ∶sin2θ=1∶2cosθ,B正确。]13.(多选)如图,若半圆弧轨道的半径为R,上端固定在轻环A,下端分别固定在M、N点的两根轻弹簧a、b,两弹簧的原长均为eq\f(R,2),环A静止时弹簧a长度为eq\r(3)R,与MN的夹角θ=30°,则下列说法正确的是()A.弹簧a、b的弹力大小之比为eq\r(3)∶1B.弹簧a、b的弹力大小之比为1∶eq\r(3)C.弹簧a、b的劲度系数之比为(6-eq\r(3))∶1D.弹簧a、b的劲度系数之比为(6+eq\r(3))∶11AD[作受力分析图如图所示,环A静止时弹簧a的长度La=eq\r(3)R,则弹簧b的长度Lb=R,由于La>eq\f(R,2),Lb>eq\f(R,2),说明两弹簧的弹力均表现为拉力。弹簧b的拉力Fb=FN2=FN1tanα,弹簧a的拉力Fa=FN1,由几何关系知α=θ=30°,解得eq\f(Fa,Fb)=eq\r(3),选项A正确,B错误;弹簧a的伸长量xa=La-eq\f(R,2)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3)-\f(1,2)))R,弹簧b的伸长量xb=Lb-eq\f(R,2)=eq\f(1,2)R,依据胡克定律有Fa=kaxa,Fb=kbxb,解得eq\f(ka,kb)=eq\f(6+\r(3),11),选项D正确,C错误。]14.如图所示,质量为m(可以看成质点)的小球P,用两根轻绳OP和O′P在P点拴结后再分别系于竖直墙上相距0.4m的O、O′两点上,绳OP长0.5m,绳O′P长0.3m,今在小球

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