《高考备考指南 物理 》课件-能力课　受力分析　共点力平衡

能力课受力分析共点力平衡(本栏目对应配套训练P13~15)1.(2023年湛江一模)端午节是中国的传统节日，包粽子、吃粽子是人们的传统习惯之一.如图所示，某人把煮好的八个相同的粽子通过八根细绳用手提起后静止在空中，已知每个粽子的重力均为mg，每根绳子与竖直方向的夹角均为θ，每根细绳的拉力大小为T，手受到细绳作用的合力为F，下列关系式正确的是()A.F＝TB.F＝mgC.T＝mgD.T＝mgtanθ【答案】C【解析】以所有粽子为对象分析可知F1＝8mg，由牛顿第三定律可知F＝F1＝8mg，B错误；由竖直方向平衡可知，8Tcosθ＝8mg，解得T＝mgcosθ，A、D错误，C2.(2023年江苏卷)如图所示，“嫦娥五号”探测器静止在月球平坦表面处.已知探测器质量为m，四条腿与竖直方向的夹角均为θ，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16.每条腿对月球表面压力的大小为(A.mg4 B.C.mg6cosθ【答案】D【解析】对“嫦娥五号”探测器受力分析有FN＝mg月，则对一条腿有FN1＝14mg月＝mg24，根据牛顿第三定律可知每条腿对月球表面的压力为mg24，3.(2023年茂名一模)图甲为明朝《天工开物》记载测量“号弦”张力的插图，图乙为示意图，弓的质量为m＝5kg，弦的质量忽略不计，悬挂点为弦的中点.当在弓的中点悬挂质量为M＝15kg的重物，弦的张角为θ＝120°，g取10m/s2，则弦的张力为()A.50N B.150NC.200N D.2003N【答案】C【解析】如图，用整体法对弓和物体作受力分析，竖直方向上由受力平衡可知2Fcosθ2＝(M＋m)g，解得F＝200N，C正确4.冰雪运动爱好者利用无人机牵引，在光滑水平冰面上匀速滑行，如图所示.牵引绳与竖直方向成角θ，人所受空气阻力恒定，则()A.θ角越大，绳子对人的拉力越大B.θ角越大，地面对人的支持力越大C.空气对无人机的作用力可能沿着绳子方向D.无人机对绳子的拉力与绳子对人的拉力是一对相互作用力【答案】B【解析】以人为研究对象，受力分析如图所示.水平方向f＝Tsinθ，竖直方向Tcosθ＋N＝mg，可得T＝fsinθ.人所受空气阻力恒定，θ角越大，绳子对人的拉力T越小，地面对人的支持力N越大，B正确，A错误.以飞机为研究对象，飞机的受力为空气阻力、绳子拉力和重力，由平衡条件可知空气阻力与飞机的重力和绳子拉力的合力等大反向，不可能沿着绳子方向，C错误.相互作用力产生于两个相互作用的物体之间，无人机对绳的拉力与绳对人的拉力中涉及三个物体，D5.如图所示，一粗糙斜面固定在地面上，一细绳一端悬挂物体P，另一端跨过斜面顶端的光滑定滑轮与物体Q相连，系统处于静止状态.现用水平向左的拉力F缓慢拉动P至细绳与竖直方向成45°角，Q始终静止，设Q所受的摩擦力大小为f，则在这一过程中()A.F一定增大，f一定增大B.F可能不变，f一定增大C.F一定增大，f可能先减小后增大D.F可能不变，f可能先减小后增大【答案】C【解析】根据题意，对物体P进行受力分析，设物体P的质量为m1，受绳子的拉力T、拉力F和本身重力m1g作用，由于缓慢拉动物体P，则物体P处于动态平衡，所受的三个力可构成闭合三角形，如图所示.随着θ的增大，水平拉力F、细绳拉力T均逐渐增大，设物体Q的质量为m2，斜面的倾角为α，对物体Q进行受力分析，若刚开始T＞m2gsinα，物体Q有上滑趋势，所受的静摩擦力沿斜面向下，由平衡条件可得m2gsinθ＋f＝T，则随着T增大，f增大.若刚开始T＜m2gsinα.物体Q有下滑趋势，所受的静摩擦力沿斜面向上，由平衡条件可得T＋f＝m2gsinθ，则随着T增大，f可能一直减小，也可能先减小到零后反向增大，A、B、D错误，C正确.6.如图所示，两轻质肩带将裙子对称地悬挂在三角形衣架上晾晒.每根肩带倾斜，A处与衣架臂的夹角θ＞90°，则()A.衣架对裙子的作用力大于裙子的重力B.每根肩带的拉力等于裙子重力的一半C.A处肩带所受的静摩擦力小于肩带的拉力大小D.A处肩带所受的支持力等于肩带的拉力大小【答案】C【解析】由裙子处于静止状态可知，衣架对裙子的作用力大小等于裙子的重力，A错误；由于拉力的方向不是竖直向上，根据力的合成与分解，每根肩带的拉力大于裙子重力的一半，B错误；对肩带作受力分析，因摩擦力和支持力相互垂直，两力合力的大小等于肩带拉力大小，则A处肩带所受的静摩擦力小于肩带的拉力大小；同样，A处肩带所受支持力也小于肩带的拉力大小，C正确，D错误.7.(2023年茂名二模)如图所示为户外野炊时的一种便携式三脚架，三根等长的轻杆通过轻质铰链组合在一起.现将三脚架放在水平地面上，吊锅通过细铁链悬挂在三脚架正中间.已知吊锅和细铁链的总重力为G，轻杆与竖直方向夹角均为30°，忽略支架与铰链间的摩擦，则每根轻杆上承受的压力为()A.13G B.2C.233G D.【答案】D【解析】根据受力平衡3Fcos30°＝G，解得F＝239G，D8.(2023年重庆调研)如图甲为某风景旅游区的观光索道.某段时间其运行的简化示意图如图乙，缆索倾角为37°，缆车通过卡扣固定悬挂在缆索上，在缆索牵引下一起斜向上匀速运动.已知缆车和卡扣的总质量为m，运行过程中缆车始终处于竖直方向，重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是()A.缆索对卡扣的摩擦力为0.6mgB.缆索对卡扣的作用力为0.8mgC.卡扣受到的合外力为mgD.运行过程中缆车处于超重状态【答案】A【解析】缆车通过卡扣固定悬挂在缆索上，在缆索的牵引下一起斜向上匀速运动，对缆车和卡扣受力分析如图，根据共点力平衡条件可知，f＝mgsin37°＝0.6mg，A正确；缆索对卡扣的作用力为mg，卡扣受到的合外力为0，B、C错误；运行过程中缆车处于平衡状态，D错误.9.2024年春节，为增加节日的喜庆气氛，某条街道两旁用如图所示的装置挂上了大红灯笼.OA、OC为轻绳，OA与竖直墙壁的夹角为53°，OB为轻弹簧，弹簧的劲度系数为1000N/m，弹簧处于水平方向上.已知灯笼质量为6kg，sin53°＝0.8，重力加速度大小g取10m/s2，则下列说法正确的是()A.弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态B.弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小为30NC.弹簧的形变量为8cmD.轻绳OA上的弹力大小为50N【答案】C【解析】以O点为研究对象，轻绳OC对O点的拉力方向竖直向下，轻绳OA对O点的拉力方向沿OA方向指向左上方，根据共点力的平衡条件可得，弹簧对O点的弹力方向应该为水平向右，所以弹簧应处于压缩状态，A错误；弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小与轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小相等，方向相反，轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小等于灯笼重力大小，即G＝mg＝60N，B错误；根据共点力的平衡条件和力的正交分解可得，水平方向上有FOAsin53°＝kx，竖直方向上有FOAcos53°＝mg，两式联立解得轻绳OA上的弹力为FOA＝100N，弹簧的形变量为x＝0.08m＝8cm，C正确，D错误.10.如图所示为汽车内常备的两种类型的“千斤顶”：甲是菱形，乙是“y”形，摇动手柄，使螺旋杆转动，A、B间距离发生改变，从而实现重物的升降.若物重均为G，螺旋杆保持水平，AB与BC之间的夹角都为θ，不计杆件自重，则甲、乙两千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为()A.1∶1 B.1∶2C.2∶1 D.2∶3【答案】A【解析】根据题意，对“y”形千斤顶B点进行受力分析，如图甲所示，由平衡条件得F＝Gcotθ；对菱形千斤顶C点受到的压力G分解成沿两臂的两个分力F1，根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等，有2F1sinθ＝G，对菱形千斤顶B点进行受力分析，如图乙所示，由平衡条件得F'＝2F1cosθ，联立解得F'＝Gcotθ，则甲、乙两千斤顶螺旋杆的拉力大小之比为1∶1.A正确.11.(多选)如图所示，水平地面粗糙，A、B两同学站在地上水平推墙.图甲中A向前推B，B向前推墙；图乙中A、B同时向前推墙.每人用力的大小都为F，方向水平.下列说法正确的是()A.甲方式中墙受到的推力为2FB.乙方式中墙受到的推力为2FC.甲方式中两位同学受到的地面摩擦力大小都为FD.乙方式中两位同学受到的地面摩擦力大小都为F【答案】BD【解析】甲方式中，先对A同学作受力分析，水平方向受B对A的向后的弹力和地面对A的向前的静摩擦力的作用，竖直方向受重力和支持力的作用.再对B同学作受力分析，受A对B的弹力和墙壁对B的弹力.根据平衡条件可得，墙壁对B的弹力等于A对B的弹力，等于F，B所受的摩擦力为0，故A、C错误.乙方式中，A、B两同学在水平方向上受墙壁弹力和地面静摩擦力作用而平衡，已知地面对两同学的摩擦力都为F，此时墙受到的推力为2F，故B、D正确.12.斜劈是生活中常用的一种小工具，可以增加物体的稳定性.如图所示，将斜劈垫在光滑小球的下端，可使小球静止在光滑竖直墙壁和斜劈之间.若小球的质量为m，斜劈尖端的角度为θ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法中正确的是()A.小球受到的墙壁的弹力大小为12B.斜劈对小球的支持力为2mgC.斜劈与地面间的动摩擦因数可能为tanD.增大小球的质量，斜劈不可能向右滑动【答案】C【解析】隔离小球，对小球进行受力分析，如图甲所示，由平衡条件可得，小球受到的墙壁的弹力大小为N1＝mgtanθ，斜劈对小球的支持力为N2＝mgcosθ，A、B错误；对整体进行受力分析如图乙所示，由平衡条件可得，斜劈与地面间的摩擦力为f＝N1＝mgtanθ，当M＝m时，斜劈与地面间的动摩擦因数可能为μ＝fN＝mgtanθ(M＋m)g＝tanθ2，C正确；增大小球的质量，当N1＝mgtan甲乙13.如图所示，某户人家用三根细线a、b、c连接灯笼1和灯笼2，细线a一端固定在天花板上，细线c水平，一端固定在竖直墙壁上.三根细线a、b、c的弹力大小分别为Ta、Tb、Tc，则()A.Tc＜Tb＜Ta B.Ta＜Tb＜TcC.Tb＜Tc＜Ta D.Ta＜Tc＜Tb【答案】A【解析】设灯笼的质量为m，细线a与竖直方向夹角为α，把两个灯笼看成整体，受力方向如图所示，由平衡条件，则有Ta＝2mgcosα，Tc＝2mgtanα＝2mgsinαcosα，Ta＞Tc.对灯笼2进行受力分析可得Tb＝(mg)2＋Tc2＝(mg)2＋2mgsinαcosα2＝mgcosα1＋3sin2α，可知14.如图所示，质量为m的小球用一轻绳竖直悬吊于O点.现用一光滑的金属挂钩向右缓慢拉动轻绳至虚线位置，在此过程中，下列说法正确的是()A.钩子对绳子的作用力水平向右B.钩子对绳子的作用力逐渐增大C.绳子的张力逐渐增大D.钩子对绳子的作用力可能等于2mg【答案】B【解析】钩子对绳子的力与绳子对钩子的力是相互作用力，方向相反，两段绳子对钩子的作用力的合力向左下方，故钩子对细绳的作用力向右上方，A错误；两段绳子拉力大小相等，均等于mg，夹角在减小，根据平行四边形定则可知，合力变大，故根据牛顿第三定律，钩子对细绳的作用力也逐渐变大，B正确；物体受重力和拉力的作用而平衡，故拉力T＝mg，而同一根绳子的张力处处相等，绳子的拉力大小一直为mg，大小不变，C错误；因为钩子与细绳的接触点A始终在一条水平线上，两段绳子之间的夹角不可能达到90°，细绳对钩子的作用力小于2mg，钩子对细绳的作用力也不可能等于2mg，D错误.15.(2023年广东模拟)如图所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态.m和M的接触面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g，若不计一切摩擦，下列说法正确的是()A.水平面对正方体M的弹力大于(M＋m)gB.水平面对正方体M的弹力大小为(M＋m)gcosαC.墙面对正方体m的弹力大小为mgtanαD.墙面对正方体M的弹力大小为mg【答案