浙江专版2024年高考物理一轮复习微专题突破练专题2受力分析与共点力的平衡含解析

PAGE9-专题2受力分析与共点力的平衡(建议用时40分钟)1.射箭是奥运会正式竞赛项目。运动员将箭射出后,箭在空中飞行过程中受到的力有 ()A.重力B.重力、弓弦的弹力C.重力、空气阻力D.重力、弓弦的弹力、空气阻力【解析】选C。箭在空中飞行过程中受到地球的吸引即重力、空气阻力,故应选C。2.(2024·金华模拟)在某驾校的训练场地上,有一段圆弧形坡道,如图所示,若将同一辆车先后停放在a点和b点,下述分析和比较正确的是 ()A.车在a点受坡道的支持力大于在b点受的支持力B.车在a点受坡道的摩擦力大于在b点受的摩擦力C.车在a点受到的合外力大于在b点受的合外力D.车在a点受的重力的下滑分力大于在b点受的重力的下滑分力【解析】选A。依据平衡有N=mgcosθ,f=mgsinθ,b点的倾角大于a点的倾角,所以a点的支持力大于b点的支持力,a点所受的摩擦力小于b点所受的摩擦力,A正确、B错误;车处于静止,所以车在a点受到的合力等于b点所受的合力,等于零,C错误;重力沿斜面对下的分力为mgsinθ,所以a点重力下滑的分力小于b点重力的下滑分力,D错误。故选A。3.如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为θ。下列关系正确的是 ()A.F=mgtanθ B.F=mgtanC.FN=mgtanθ D.FN=mgtan【解析】选A。滑块受力如图,由平衡条件知:mgF=tanθ⇒F=mgtanθ,F4.近年来,智能手机的普及使“低头族”应运而生。当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重力;但当低头时,颈椎受到的压力会随之改变。现将人体头颈部简化为如图模型:头部看成质点P,颈椎看成可绕O点自由转动的轻杆OP,头部在沿OP方向的支持力和沿PS方向肌肉拉力的作用下处于静止。当低头时,颈椎OP与竖直方向的夹角为30°,SP与竖直方向的夹角为60°,此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到压力的 ()A.3.3倍 B.2.8倍C.1.7倍 D.1.2倍【解析】选C。设头部重力为G,当人体直立时,颈椎所承受的压力等于头部的重量,即F=G;当人低头时,PO、PS与竖直方向的夹角分别为30°、60°,P点的受力如图所示,依据几何关系结合正弦定理可得:FSsin120°=Gsin30°,解得:FO=3G,所以FOF=31=1.7,故A5.(2024·温州模拟)如图所示为山边马路的横截面,实线EF表示倾角为37°的软层面,沿着这个层面可能产生滑动。质量为1.0×107kg的石块B与上面的岩石之间有一大裂缝(称为节理),仅靠与层面间的摩擦力使它不致滑落,石块与层面间的滑动摩擦因数为0.8,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若有水渗入节理,会结冰膨胀,对石块施加一个平行于EF层面的作用力,导致石块向下滑动。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,则 ()A.没有水渗入节理时,石块共受两个力的作用B.没有水渗入节理时,石块所受摩擦力大小为6.4×107NC.当有水渗入节理时,层面对石块支持力跟原来相比变小了D.当有水渗入节理时,至少须要4.0×106N平行力才能使石块滑动【解析】选D。没有水渗入节理时,石块受到重力、支持力和摩擦力3个力的作用,A错误;没有水渗入节理时,石块所受摩擦力大小和重力沿斜面对下的分力相等,即f=mgsin37°=6.0×107N,B错误;当有水渗入节理时,层面对石块的支持力仍等于重力垂直于斜面对下的分力而保持不变,C错误;当有水渗入节理时,最大静摩擦力fm=μmgcos37°=6.4×107N,至少须要F=fm-mgsin37°=4.0×106N的平行力才能使石块滑动,D正确。故选D。6.(2024·台州模拟)细绳拴一个质量为m的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球与弹簧不粘连。平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示.以下说法正确的是(已知cos53°=0.6,sin53°=0.8) ()A.小球静止时弹簧的弹力大小为35B.小球静止时细绳的拉力大小为35C.细绳烧断瞬间小球的加速度马上为gD.细绳烧断瞬间小球的加速度马上为53【解析】选D。小球静止时,分析受力状况如图,由平衡条件得:弹簧的弹力大小为F=mgtan53°=43mg,细绳的拉力大小为T=mgcos53°=53mg,A、B均错误;细绳烧断瞬间弹簧的弹力不变,则小球所受的合力与烧断前细绳拉力的大小相等、方向相反,则此瞬间小球的加速度大小为a=Tm=537.如图所示,相隔肯定距离的两个相同的圆柱体A、B固定在等高的水平线上,一细绳套在两圆柱体上,细绳下端悬挂一重物。绳和圆柱体之间无摩擦。则当重物质量肯定时,绳越长 ()A.绳的弹力大小不变B.绳的弹力越小C.重物受到的合力越大D.绳对圆柱体A的作用力越大【解析】选B。假设绳与竖直方向的夹角为θ,当重物质量肯定时,绳越长则夹角越小,所以cosθ越大,则依据力的平衡可知:2Tcosθ=mg,拉力T越小,故A错;B对。重物始终处于平衡状态,所以重物受到的合力为零,故C错;绳和圆柱体之间无摩擦,圆柱体相当于定滑轮,不省力,绳子上各处张力大小相等,由力的合成法可以知道,绳对圆柱体A的作用力必定位于两绳的角平分线上,由于绳子的拉力变小,且夹角变大,所以绳子对圆柱A的拉力变小,故D错。8.(2024·湖州模拟)如图所示,a、b、c三根轻细绳悬挂两个质量相同的小球A、B保持静止,细绳a是水平的,现对B球施加一个水平向右的力F,将B缓缓拉到图中虚线位置,A球保持不动,此过程中三根细绳张力Fa、Fb、Fc和F的改变状况是 ()A.F不变,Fc变大 B.F变大,Fc不变C.Fb不变,Fa变大 D.Fa、Fb都变大【解析】选C。以B为探讨对象受力分析,将重力分解,如图所示,由图可知将B缓缓拉到图中虚线位置过程绳子与竖直方向夹角变大,绳子c的拉力大小对应图中1、2、3三个位置大小所示,即Fc渐渐变大,F渐渐变大;再以A、B整体为探讨对象受力分析如图,设b绳与水平方向夹角为α,则竖直方向有Fbsinα=2mg,得Fb=2mgsinα,夹角为α不变,Fb不变;水平方向Fa=Fbcosα+F,Fbcosα不变,而F渐渐变大,故Fa渐渐变大。综上所述,A、B、D均错误,9.叠罗汉是一种嬉戏、体育活动或表演,由六人叠成的三层静态造型如图所示,假设每位杂技运动员的体重均为G,下面五人弯腰后背部呈水平状态,双腿伸直张开支撑,夹角均为θ,则 ()A.当θ=45°时,最上层的运动员单脚受到的支持力大小为GB.当θ增大时,最上层的运动员受到的合力最大C.最底层三位运动员的每只脚对水平地面的压力均为GD.最底层正中间的运动员的一只脚对水平地面的压力为54【解析】选D。最上面的人受到竖直向下的重力为G,所以每个腿上的力的竖直分力都是G2,中间层最左边的人,受到竖直向下的力为G+G2=3G2,所以每个腿上的力的竖直分力都是3G4,由对称性,中间层最右边的人每个腿上的力的竖直分力也是3G4。最底层中间的人,受到竖直向下的力为G+3G4+3G4=5G2,所以其每条腿上的力的竖直分力为10.滑滑梯是小孩很喜爱的消遣活动,如图所示,一个小孩正在滑梯上匀速下滑,则 ()A.小孩可能只受两个力B.小孩所受的重力与摩擦力大小相等C.小孩对滑梯的作用力方向肯定竖直向下D.当小孩手上再抱一只小狗时(狗与滑梯不接触),它们将沿滑梯加速下滑【解析】选C。小孩匀速下滑,受重力、支持力和滑动摩擦力三个力的作用,故A错误;设斜面的倾角为θ,则N=mgcosθ,f=mgsinθ,故重力与摩擦力不相等,故B错误;小孩受重力、支持力和摩擦力合力为零,支持力和摩擦力的合力与小孩重力的大小相等,所以小孩对滑梯的作用力方向肯定竖直向下,故C正确;小孩匀速下滑时,受重力mg、支持力N和滑动摩擦力f,设斜面的倾角为θ,则有N=mgcosθ,f=mgsinθ,且有f=mgsinθ,又f=μN,联立得:sinθ=μcosθ,此式与小孩的质量无关,当小孩抱住小狗后,所受的支持力和摩擦力分别为N′=m′gcosθ,f′=μN=μm′gcosθ。由上联立得:f′=m′gsinθ,所以小孩(包括小狗)所受的合力为零,会接着匀速下滑,故D错误。所以C正确,A、B、D错误。11.(2024·丽水模拟)如图所示,在光滑的水平杆上穿两个重力均为2N的球A、B,在两球之间夹一弹簧,弹簧的劲度系数为10N/m,用两条等长的线将球C与A、B相连,此时弹簧被压短了10cm,两条线的夹角为60°。求:(1)杆对A球的支持力为多大?(2)C球的重力为多大?【解析】(1)以A球为探讨对象,受力分析,如图所示:由平衡条件可得:Tcos60°=F弹=kΔxN=G+Tsin60°解得:N=(2+3)N(2)以C球为探讨对象,受力分析,如图所示:由平衡条件可得:2Tcos30°=GC解得GC=23N答案:(1)(2+3)N(2)23N12.如图所示,两个半圆柱A、B紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱C,三者半径均为R。C的质量为m,A、B的质量都为12m,与地面的动摩擦因数均为μ。现用水平向右的力拉A,使A缓慢移动,直至C恰好降到地面。整个过程中B保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求(1)未拉动A,B对C的作用力大小为多少?(2)C恰好降到地面时,C对B的作用力大小为多少?(3)动摩擦因数的最小值为多少?【解题指导】(1)依据共点力的平衡条件求解C受到B作用力的大小F;(2)对物体受力分析,应用平衡条件求出C恰好降到地面时,C对B的作用力大小;(3)先依据共点力平衡条件求解B受到C水平方向最大压力,再求出B对地面的压力,依据摩擦力的计算公式求解。【解析】(1)C受力平衡,如图所示:依据