2020届高考物理总复习 作业8 受力分析 共点力的平衡（含解析）

作业8受力分析 共点力的平衡一、选择题1如图81所示，用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，P、Q均处于静止状态，则下列说法正确的是()图81A小球P受到3个力作用B物块Q受到3个力作用C小球P受到物块Q竖直向下的摩擦力作用D小球P受到物块Q的弹力是因小球P发生形变引起的解析：隔离物块Q，则物块Q受到竖直向下的重力、小球P及墙壁水平方向的弹力，因其处于静止状态且墙壁光滑，所以小球P对物块Q一定有竖直向上的摩擦力作用，即物块Q受四个力作用，B错误；隔离小球P，则P受重力、绳的拉力、物块Q的支持力和竖直向下的摩擦力4个力的作用，A错误，C正确；由弹力的定义可知小球P受到物块Q的弹力是因物块Q发生形变引起的，D错误答案：C2 (2019年天津渤海月考)如图82所示，一箱苹果沿着倾角为的斜面，以速度v匀速下滑在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它作用力的合力的方向 ()图82A沿斜面向上 B沿斜面向下C竖直向上 D垂直斜面向上图83解析：一箱苹果整体向下匀速运动，其中央的一个苹果也一定是做匀速运动，受到的合力为零由于中央的那一个苹果只受重力与它周围苹果对它的作用力，故重力与它周围苹果对它作用力的合力为一对平衡力，大小相等、方向相反，受力如图83，故C正确答案：C3(2019年河北唐山模拟)如图84所示，用一根长为l的细绳一端固定在O点，另一端悬挂质量为m的小图84球A.为使细绳与竖直方向成30角且绷紧，小球A处于静止，对小球施加的最小的力是()A.mg B.mgC.mg D.mg解析：将小球的重力分解如图85所示，其中一个分力等于施加的力的大小当施加的力与OA垂直时最小，Fminmgsin30mg，C正确图85答案：C4轻质弹簧A的两端分别连在质量为m1和m2的小球上，两球均可视为质点另有两根与A完全相同的轻质弹簧B、C的一端分别与两个小球相连，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牵住，如下图86所示适当调节手的高度与用力的方向，保持B弹簧轴线跟竖直方向夹角为37不变(已知sin370.6，cos370.8)当弹簧C的拉力最小时，B、C两弹簧的形变量之比为()图86A11 B35 C43 D54图87解析：以两球整体为研究对象，受力分析如图87所示，由合成法知当C弹簧与B弹簧垂直时施加的拉力最小，由几何关系知TBTC43，故选C.答案：C5(2019年河北衡水中学一调)将一光滑轻杆固定在地面上，杆与地面间的夹角为，一光滑轻环套在杆上一个大小和质量都不计的滑轮用轻绳OP悬挂在天花板上，用另一轻绳通过滑轮系在轻环上，用手拉住轻绳另一端并使OP恰好在竖直方向，如图88所示现水平向右拉绳，当轻环重新静止不动时OP绳与天花板之间的夹角为()图88A90 B.45 C D45解析：对轻环Q进行受力分析如图89(a)所示，则只有绳子的拉力垂直于杆的方向时，绳子的拉力沿杆的方向没有分力，由几何关系可知，PQ绳与竖直方向的夹角为.图89对滑轮进行受力分析如图89(b)所示，由于滑轮的质量不计，则OP对滑轮的拉力与两侧绳子上拉力的合力大小相等，方向相反，所以OP的方向一定在两侧绳子夹角的角平分线上，由几何关系得OP与竖直方向间的夹角45，则OP与天花板之间的夹角为9045，故选D.答案：D图8106(2019年河南郑州模拟)如图810所示，斜面体放置在粗糙的水平地面上，在水平向右的推力F作用下，物体A和斜面体B均保持静止若减小推力F，物体A仍然静止在斜面上，则()A物体A所受合力一定减小B斜面对物体A的支持力一定减小C斜面对物体A的摩擦力一定减小D斜面对物体A的摩擦力一定为零图811解析：物体A始终处于平衡状态，所以受到的合力始终等于零，故A错误；如图811所示，对物体A进行受力分析，有F合xFcosfGsin0，F合yFNGcosFsin0，解得FNGcosFsin，当F减小时，则支持力减小，故B正确；fGsinFcos，由于摩擦力的方向未知，故当f沿斜面向上为正值时，F减小，则f增大，若f为负值即沿斜面向下时，当F减小，则f也减小，不一定为零，故C、D错误答案：B图8127半圆柱体P放在粗糙的水平地面上，其右端有一固定放置的竖直挡板MN.在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整个装置处于平衡状态，如图812所示是这个装置的截面图现使MN保持竖直并且缓慢地向右平移，在Q滑落到地面之前，发现P始终保持静止则在此过程中，下列说法中正确的是()AMN对Q的弹力逐渐减小B地面对P的摩擦力逐渐增大CP、Q间的弹力先减小后增大DQ所受的合力逐渐增大解析：Q的受力情况如图813甲所示，F1表示P对Q的弹力，F2表示MN对Q的弹力，F2的方向水平向左保持水平，F1的方向顺时针旋转，由平行四边形的边长变化可知：F1与F2都逐渐增大，A、C错误；由于挡板MN缓慢移动，Q处于平衡状态，所受合力为0，D错误；对P、Q整体受力分析，如图813乙所示，由平衡条件得，FfF2mgtan，由于不断增大，故Ff不断增大，B正确图813答案：B图8148(多选)如图814所示，用一根细线系住重力为G、半径为R的球，与倾角为的光滑斜劈接触，处于静止状态，球与斜面的接触面非常小，细线悬点O固定不动，在斜劈从图示位置缓慢水平向左移动直至绳子与斜面平行的过程中，下列叙述正确的是()A细绳对球的拉力先减小后增大B细绳对球的拉力先增大后减小C细绳对球的拉力一直减小D细绳对球的拉力最小值等于Gsin解析：以小球为研究对象，对其受力分析如图815所示，因题中“缓慢”移动，故小球处于动态平衡，由图知在题设的过程中，T一直减小，当绳子与斜面平行时，T与N垂直，T有最小值，且TminGsin，故C、D正确图815答案：CD9(多选)如图816所示，一根不可伸长的轻绳穿过轻滑轮，两端系在高度相等的A、B两点，滑轮下挂一物体，不计轻绳和轻滑轮之间的摩擦保持A固定不动，让B缓慢向右移动，则下列说法正确的是()图816A随着B向右缓慢移动，绳子的张力减小B随着B向右缓慢移动，绳子的张力增大C随着B向右缓慢移动，滑轮受绳AB的合力变大D随着B向右缓慢移动，滑轮受绳AB的合力不变解析：动滑轮在不计摩擦的情况下，两侧绳子拉力大小相等，平衡后，两侧绳子的拉力关于竖直方向对称保持A固定不动，让B缓慢向右移动，则两侧绳子的夹角增大，绳上的张力增大，由于物体的重力不变，故绳AB的合力不变故选BD.答案：BD10(2019年甘肃一诊)(多选)如图817所示，斜面体置于粗糙水平面上，斜面光滑小球被轻质细线系住放在斜面上，细线另一端跨过光滑定滑轮，用力拉细线使小球沿斜面缓慢向上移动一小段距离，斜面体始终静止则在移动过程中 ()图817A细线对小球的拉力变大B斜面对小球的支持力变大C斜面体对水平面的压力变大D水平面对斜面体的摩擦力变小解析：设小球和斜面体的质量分别为m和M，细线与斜面的夹角为，对小球受力分析，如图818甲，小球受到重力mg、斜面的支持力N和细线的拉力F，则由平衡条件得，沿斜面方向有mgsinFcos，垂直斜面方向有NFsinmgcos，使小球沿斜面缓慢上移时，增大，由式知F增大，由式知N变小，选项A正确，选项B错误；对斜面体受力分析，如图818乙，受重力Mg、水平面的支持力N和摩擦力f、球的压力N，如图818所示，则fNsin，N变小，N变小，则f变小，NMgNcos，N变小，则N变小，由牛顿第三定律得知，斜面体对水平面的压力也变小，C错误，D正确图818答案：AD11(多选)如图819所示，水平地面上倾角为的斜面上，有一斜劈A，A的水平上表面有一斜劈B，B的斜面上有一物块C，A、B、C一起沿斜面匀速下滑，已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g.下列说法正确的是()图819AA、B间摩擦力为零BC对B压力大小为mgCA受斜面摩擦力大小为mgsinD斜面受到A的摩擦力和地面的摩擦力的合力大小为3mgsin解析：对B、C整体受力分析，受重力、支持力，根据平衡知，A、B间摩擦力为零，故A正确对C分析，在垂直斜面方向上平衡，有：FNmgcos，可知C对B的压力大小为mgcos，故B错误对A、B、C整体分析，整体受重力、支持力和摩擦力，根据平衡得，斜面对A的摩擦力f3mgsin，故C错误斜面不受地面的摩擦力，所以斜面受的摩擦力和地面的摩擦力合力大小为3mgsin，故D正确答案：AD图82012(2019年株洲模拟)(多选)物体C置于水平地面上，A、B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连，C的上表面水平，连接B的轻绳水平，整个系统处于静止状态，如图820所示下列说法正确的是()AB与C之间的接触面一定是粗糙的BB与C之间的接触面可以是光滑的CC与地面之间的接触面一定是粗糙的DC与地面之间的接触面可以是光滑的解析：先对物体A受力分析，A受重力和拉力，由于B保持静止状态，故拉力等于重力；再对B受力分析，受重力、支持力、向左的拉力和向右的静摩擦力，故B与C间一定有摩擦力，接触面一定粗糙，故A正确，B错误；对整体受力分析，受重力和支持力，不受摩擦力，即C与地面间没有摩擦力，故C与地面之间的接触面可能是光滑的，也可能是粗糙的，故C错误，D正确答案：AD二、非选择题图82113如图821所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角37，物体甲及人均处于静止状态(已知sin370.6，cos370.8，取g10 m/s2.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)轻绳OA、OB受到的拉力分别是多大？(2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？(3)若人的质量m260 kg，人与水平面之间的动摩擦因数0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量最大不能超过多少？图822解析：(1)以结点O为研究对象进行受力分析，如图822所示，由平衡条件，有FOBFOAsinFOAcosm1g联立解得FOAm1g，FOBm1gtanm1g，故轻绳OA、OB受到的拉力分别为m1g、m1g.(2)对人受力分析，如图823所示，人在水平方向受到OB绳的拉力FOB和水平向左的静摩擦力作用，图823由平衡条件得fFOB又FOBFOB所以fFOBm1g.(3)当人刚要滑动时，甲的质量达到最大，此时人受到的静摩擦力达到最大值，有fmm2g由平衡条件得FOBmfm又FOBmFOBmm1mgtan m1mg联立解得m1m24 kg即物体甲的质量最大不能超过24 kg.答案：(1)m1gm1g(2)m1g，方向水平向左(3)24 kg14质量为M的木楔倾角为，在水平面上保持静止，当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时，它正好匀速下滑如果用与木楔斜面成角的力F拉着木块匀速上升，如图824所示(已知木楔在整个过程中始终静止)(1)当时，拉力F有最小值，求此最小值；(2)求此时木楔对水平面的摩擦力是多少？图824解析：木块在木楔斜面上匀速向下运动时，有mgsinmgcos，即tan.(1)因其在力F作用下沿斜面向上匀速运动，则有：FcosmgsinfFsinNmgcosfN由得F则当时，F有最小值，即Fminmgsin2.(2)因为木块及木楔均处于平衡状态，整体受到地面摩擦力等于F的水平分力，即fmFcos()当F取最小值mgsin2时，fmFmincos2mgsin2cos2mgsin4.答案：(1)mgsin2(2)mgsin4910